RU2269102C1 - Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor - Google Patents
Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269102C1 RU2269102C1 RU2004115441/28A RU2004115441A RU2269102C1 RU 2269102 C1 RU2269102 C1 RU 2269102C1 RU 2004115441/28 A RU2004115441/28 A RU 2004115441/28A RU 2004115441 A RU2004115441 A RU 2004115441A RU 2269102 C1 RU2269102 C1 RU 2269102C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermistor
- temperature
- resistance
- current
- measured
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению температур.The invention relates to measuring technique, in particular to measuring temperature.
Известен способ измерения температуры термометром сопротивления [а.с. № 1332158], который приводят в контакт с объектом контроля. Подают на термометр сопротивления мощность P1 и в момент времени t1 измеряют первое значение температуры θ1 и увеличивают мощность до величины Р2. В моменты времени t2 и t3 проводят второе и третье измерение температуры θ2 и θ3. Измерение температур организовано так, что t2-t1=t3-t2. Значение измеряемой температуры рассчитывается по формулеA known method of measuring temperature with a resistance thermometer [a.s. No. 1332158], which is brought into contact with the object of control. The power P 1 is supplied to the resistance thermometer and, at time t 1, the first temperature value θ 1 is measured and the power is increased to a value of P 2 . At time t 2 and t 3 spend the second and third temperature measurement θ 2 and θ 3 . The temperature measurement is organized so that t 2 -t 1 = t 3 -t 2 . The value of the measured temperature is calculated by the formula
Недостатками данного метода являются неопределенность условий и параметров, при которых проводится градуировка термометра сопротивления. При градуировке термометра сопротивления при различных величинах рассеиваемой мощности градуировочные характеристики получаются разными. Также большое влияние оказывают параметры теплообмена со средой, в которой проводится градуировка термометра сопротивления. Неучет этих факторов в процессе измерения температуры приводит к погрешности.The disadvantages of this method are the uncertainty of the conditions and parameters under which the resistance thermometer is calibrated. When calibrating a resistance thermometer for various values of power dissipation, the calibration characteristics are different. The heat exchange parameters with the medium in which the resistance thermometer is calibrated also have a great influence. The neglect of these factors in the process of measuring temperature leads to an error.
За прототип принят способ измерения температуры полупроводниковым терморезистором [а.с.№ 1364911] при измерении его сопротивления. Для этого через терморезистор пропускают электрический ток, который производит его нагрев. Температуру дополнительного нагрева контролируют сравнением полученного сопротивления с первоначальным сопротивлением. Измеряют второе значение сопротивления. Измеряют ток нагрева, соответствующий второму значению сопротивления терморезистора, и определяют рассеиваемую на нем электрическую мощность. Определяют температуру нагрева терморезистора из уравнения теплового баланса. Постепенно увеличивают температуру нагрева ступенчатыми изменениями тока нагрева с регистрацией изменения сопротивления терморезистора. Процесс увеличения тока нагрева прекращают, если изменение сопротивления терморезистора становится незначительным по сравнению с предыдущим состоянием. Измеряют третье значение сопротивления терморезистора. По результатам измерения трех значений сопротивления терморезистора и по току нагрева находят температуру Т контролируемой среды по формулеThe prototype adopted a method of measuring temperature by a semiconductor thermistor [A.S. No. 1364911] when measuring its resistance. To do this, an electric current is passed through the thermistor, which produces its heating. The temperature of the additional heating is controlled by comparing the obtained resistance with the initial resistance. The second resistance value is measured. Measure the heating current corresponding to the second resistance value of the thermistor, and determine the electric power dissipated on it. The heating temperature of the thermistor is determined from the heat balance equation. Gradually increase the heating temperature by stepwise changes in the heating current with registration of changes in the resistance of the thermistor. The process of increasing the heating current is stopped if the change in the resistance of the thermistor becomes insignificant compared to the previous state. Measure the third resistance value of the thermistor. According to the results of measuring three values of the resistance of the thermistor and the heating current, find the temperature T of the controlled medium according to the formula
где R1 - сопротивление терморезистора при температуре контролируемой среды, R2 - сопротивление терморезистора, дополнительно нагретого измерительным током, I1 - ток дополнительного нагрева терморезистора, С - коэффициент рассеивания тепла нагретым терморезистором, S - поверхность охлаждения терморезистора.where R 1 is the resistance of the thermistor at the temperature of the controlled medium, R 2 is the resistance of the thermistor additionally heated by the measuring current, I 1 is the current of additional heating of the thermistor, C is the heat dissipation coefficient by the heated thermistor, S is the cooling surface of the thermistor.
Недостатками способа являются погрешность измерений, обусловленная присутствием в расчетном выражении параметров С и S, определить которые с высокой точностью не представляется возможным. Параметр С зависит не только от свойств измеряемой среды, но и от контактных термических сопротивлений (для твердых материалов), режима течения (для жидких и газообразных сред), в широком диапазоне температур его значение нельзя считать постоянным. К недостаткам так же следует отнести большую длительность процесса измерения температуры, в течение которого температура контролируемой среды может поменяться вследствие внешних условий или из-за сильного разогрева терморезистора пропускаемым током.The disadvantages of the method are the measurement error due to the presence in the calculated expression of parameters C and S, which cannot be determined with high accuracy. Parameter C depends not only on the properties of the medium being measured, but also on contact thermal resistances (for solid materials), the flow regime (for liquid and gaseous media), in a wide temperature range its value cannot be considered constant. The disadvantages also include the long duration of the temperature measurement process, during which the temperature of the controlled medium can change due to external conditions or due to the strong heating of the thermistor by transmitted current.
Технической задачей способа являются повышение точности определения температуры за счет исключения погрешности саморазогрева терморезистора и повышение оперативности за счет сокращения числа измерительных операций.The technical objective of the method is to increase the accuracy of determining the temperature by eliminating the error of self-heating of the thermistor and increasing efficiency by reducing the number of measurement operations.
Поставленная задача достигается тем, что через размещенный в контролируемой среде полупроводниковый терморезистор пропускают минимальный ток и измеряют его сопротивление, увеличивают ток, что вызывает дополнительный нагрев терморезистора относительно контролируемой среды, и измеряют второе сопротивление терморезистора, отличающийся тем, что по двум сопротивлениям, измеряемым при минимальном токе для двух заданных границами диапазона температур, определяют параметры температурной характеристики терморезистора (предельное сопротивление и постоянную температуры) для минимального тока, по ней для измеренного сопротивления терморезистора определяют температуру контролируемой среды, которую сопоставляют второму сопротивлению терморезистора, заранее при втором токе и максимальной температуре измеряют третье сопротивление, которое принимают за норму, по нормированному и второму сопротивлениям терморезистора и соответствующим им температурам определяют параметры рабочей температурной характеристики терморезистора, по которой определяют температуру контролируемой среды при измерении сопротивления терморезистора на увеличенном токе.The problem is achieved in that a minimum current is passed through a semiconductor thermistor placed in a controlled environment and its resistance is measured, the current is increased, which causes additional heating of the thermistor relative to the controlled medium, and the second resistance of the thermistor is measured, characterized in that two resistance measured at the minimum current for two temperature ranges specified by the boundaries, determine the parameters of the temperature characteristic of the thermistor (maximum resistance phenomenon and constant temperature) for the minimum current, according to it, for the measured resistance of the thermistor, determine the temperature of the controlled medium, which is compared to the second resistance of the thermistor, in advance, at the second current and maximum temperature, measure the third resistance, which is taken as the norm, according to the normalized and second resistance of the thermistor and the corresponding they determine the temperature parameters of the operating temperature characteristics of the thermistor, which determine the temperature of the controller medium when measuring the resistance of a thermistor at an increased current.
Терморезистор является параметрическим датчиком - с изменением температуры он меняет свое сопротивление. Для измерения сопротивления терморезистора его включают в схему формирования электрического сигнала - управляемый источник стабилизированного тока (фиг.1). При пропускании тока через терморезистор происходит его саморазогрев - повышение его температуры по отношению к температуре измеряемой среды. Величина саморазогрева зависит от рассеиваемой на терморезисторе мощности и параметров теплообмена с окружающей средой, которые определяются свойствами самой среды и ее состоянием (неподвижная, подвижная - в случае жидких и газообразных сред; гладкая, шероховатая - для твердых материалов). Саморазогрев является причиной возникновения методической погрешности. Снижения ее величины можно достичь путем уменьшения рассеиваемой на терморезисторе мощности. При минимальном токе различие между величиной саморазогрева терморезистора в различных средах незначительно, однако при этом чувствительность преобразования сопротивления в напряжение будет недостаточна для достоверной регистрации малых изменений температуры. Для повышения чувствительности преобразования сопротивления в напряжение величину тока необходимо увеличивать. Сопротивление полупроводниковых терморезисторов сильно зависит от величины протекающего тока, что не позволяет использовать температурную характеристику терморезистора (зависимость его сопротивления от температуры или зависимость температуры от сопротивления), полученную при токе одной величины, для токов другой величины. Кроме того, температурные характеристики, полученные при одинаковых токах, но на материалах с различными свойствами, так же отличаются (фиг.2). Температурная характеристика полупроводниковых терморезисторов имеет видThe thermistor is a parametric sensor - with a change in temperature, it changes its resistance. To measure the resistance of the thermistor, it is included in the circuit for generating an electrical signal — a controlled source of stabilized current (Fig. 1). When a current is passed through a thermistor, it self-heats up - an increase in its temperature relative to the temperature of the medium being measured. The value of self-heating depends on the power dissipated on the thermistor and the parameters of heat exchange with the environment, which are determined by the properties of the medium itself and its state (fixed, mobile - in the case of liquid and gaseous media; smooth, rough - for solid materials). Self-heating is the cause of the methodological error. Reducing its value can be achieved by reducing the power dissipated on the thermistor. At the minimum current, the difference between the self-heating value of the thermistor in various media is insignificant, however, the sensitivity of converting resistance to voltage will be insufficient for reliable recording of small temperature changes. To increase the sensitivity of converting resistance to voltage, the current value must be increased. The resistance of semiconductor thermistors strongly depends on the magnitude of the flowing current, which does not allow the temperature characteristic of the thermistor to be used (the dependence of its resistance on temperature or the dependence of temperature on resistance) obtained at a current of one magnitude for currents of another magnitude. In addition, the temperature characteristics obtained at the same currents, but on materials with different properties, also differ (figure 2). The temperature characteristic of semiconductor thermistors has the form
илиor
где R - сопротивление терморезистора [Ом], Т - абсолютная температура [К], R0 - предельное сопротивление, соответствующее сопротивлению полупроводникового термистора при T→∞:where R is the resistance of the thermistor [Ohm], T is the absolute temperature [K], R 0 is the ultimate resistance corresponding to the resistance of a semiconductor thermistor as T → ∞:
T0 - постоянная температуры, численно равная температуре терморезистора, при которой его сопротивление принимает значение eR0, где е - основание натурального логарифма.T 0 - temperature constant, numerically equal to the temperature of the thermistor, at which its resistance takes the value eR 0 , where e is the base of the natural logarithm.
Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг.1-4.The essence of the proposed method is illustrated in figures 1-4.
Способ организуется следующим образом. Полупроводниковый терморезистор располагают в контролируемой среде, пропускают через него минимальный ток I1 и измеряют первое сопротивление терморезистора R1. Повышают ток до величины I2 и измеряют второе сопротивление термистора R2. Величина сопротивления R1 практически не зависит от свойств измеряемой среды вследствие малости тока I1, а величина сопротивления R2 будет различна для каждой контролируемой среды. Для учета саморазогрева терморезистора на предварительном этапе производят его градуировку - получение его температурной характеристики при минимальном токе I1. Для этого на токе I1 при двух известных температурах T01 и Т02 измеряют соответствующие им сопротивления R01 и R02. Температуры T01 и Т02 соответствуют нижней и верхней границам диапазона рабочих температур, которые будут измеряться терморезистором. Параметры температурной характеристики и находятся решением системы уравнений:The method is organized as follows. The semiconductor thermistor is placed in a controlled environment, the minimum current I 1 is passed through it and the first resistance of the thermistor R 1 is measured. Increase the current to a value of I 2 and measure the second resistance of the thermistor R 2 . The resistance value R 1 practically does not depend on the properties of the medium being measured due to the small current I 1 , and the resistance value R 2 will be different for each controlled medium. To account for the self-heating of the thermistor at the preliminary stage, it is calibrated - obtaining its temperature characteristic at minimum current I 1 . To do this, the current I 1 at two known temperatures T 01 and T 02 measure the corresponding resistance R 01 and R 02 . Temperatures T 01 and T 02 correspond to the lower and upper limits of the operating temperature range that will be measured by the thermistor. Temperature Characteristics and are a solution to the system of equations:
Расчетные зависимости для предельного сопротивления и постоянной температуры имеют вид:Design dependencies for ultimate resistance and constant temperature have the form:
Получаемая таким образом температурная характеристика T0(R) (фиг.2, кривая 1) подходит для любых материалов и сред, однако чувствительность преобразования сопротивления в напряжение недостаточна для измерения малых изменений температуры.Thus obtained temperature characteristic T 0 (R) (figure 2, curve 1) is suitable for any materials and media, however, the sensitivity of the conversion of resistance to voltage is insufficient to measure small changes in temperature.
По сопротивлению R1 и температурной характеристике Т0(R) определяют температуру среды T1, которую сопоставляют сопротивлению R2.The resistance R 1 and the temperature characteristic T 0 (R) determine the temperature of the medium T 1 , which is compared with the resistance R 2 .
Расхождение температурных характеристик, полученных при увеличенном токе в различных средах, уменьшается с увеличением температуры (фиг.2, кривые 2). Это позволяет выбрать некоторую температуру T*, при которой расхождение между температурными характеристиками различных сред значительно меньше, чем в области рабочих температур (фиг.2). Используя это наблюдение, при токе I2 измеряют третье сопротивление терморезистора R*, соответствующее температуре T*. Полученные значения R* и T* принимают за норму, то есть утверждают, что сопротивление R* соответствует температуре T* для любой контролируемой среды.The difference in temperature characteristics obtained with an increased current in various media decreases with increasing temperature (Fig. 2, curves 2). This allows you to choose a certain temperature T *, at which the discrepancy between the temperature characteristics of various media is much smaller than in the range of operating temperatures (figure 2). Using this observation, at a current of I 2 measure the third resistance of the thermistor R * corresponding to the temperature T *. The obtained values of R * and T * are taken as the norm, that is, they say that the resistance R * corresponds to the temperature T * for any controlled environment.
По второму и третьему сопротивлениям терморезистора R2 и R* и соответствующим им температурам Т1 и Т* получают параметры R0 и T0 рабочей температурной характеристики по формулам:The second and third resistances of the thermistor R 2 and R * and the corresponding temperatures T 1 and T * receive the parameters R 0 and T 0 working temperature characteristics according to the formulas:
Полученная таким образом рабочая температурная характеристика T(R) (фиг.2, кривая 3) учитывает величину саморазогрева терморезистора любой контролируемой среды, в которой он располагается. По характеристике T(R) определяют температуру контролируемой среды при измерении сопротивления R терморезистора на токе I2 (фиг.2).The thus obtained operating temperature characteristic T (R) (FIG. 2, curve 3) takes into account the self-heating value of the thermistor of any controlled medium in which it is located. According to the characteristic T (R), the temperature of the controlled medium is determined when measuring the resistance R of the thermistor at current I 2 (figure 2).
Для оценки эффективности предлагаемого способа проведены экспериментальные исследования. В качестве датчика температуры использован полупроводниковый терморезистор типа СТ1-18 с номинальным сопротивлением 22 кОм при 150°С. В термокамере высокой точности типа ТВТ-1 при температурах 5 и 35°С на стекле ТФ-1, полиметилметакрилате (ПММ) и РИПОРе проведены измерения сопротивления терморезистора путем измерения на нем падения напряжения при стабилизированных токах I1=5 и I2=50 мкА. По полученным значениям сопротивлений и соответствующим им температурам по формулам (4) и (5) рассчитаны параметры температурной характеристики T°(R) для тока I1 и параметры реальных температурных характеристик терморезистора для стекла, ПММ и РИПОРа для тока I2 соответственно: T0(R), Т1(R), T2(R). В качестве нормированной точки использовалось сопротивление терморезистора R*=45 кОм, полученное при температуре Т*=329 К на токе I2.To assess the effectiveness of the proposed method conducted experimental studies. A semiconductor thermistor type CT1-18 with a nominal resistance of 22 kOhm at 150 ° C was used as a temperature sensor. In a high-accuracy heat chamber of the type TBT-1 at temperatures of 5 and 35 ° С on TF-1 glass, polymethylmethacrylate (PMM) and RIPOR, the resistance of the thermistor was measured by measuring the voltage drop on it at stabilized currents I 1 = 5 and I 2 = 50 μA . Based on the obtained values of the resistances and the corresponding temperatures according to formulas (4) and (5), the temperature characteristic parameters T ° (R) for current I 1 and the real temperature characteristics of the thermistor for glass, PMM and RIPOR for current I 2 were calculated respectively: T 0 (R), T 1 (R), T 2 (R). As a normalized point, the resistance of the thermistor R * = 45 kOhm obtained at a temperature of T * = 329 K at a current of I 2 was used .
Оценка предлагаемого способа по точности проведена по погрешности определения абсолютных значений температуры и по погрешности определения малых изменений температуры относительно начального значения. В качестве сравнительного использовали способ определения температуры путем перевода измеренных сопротивлений терморезистора по единственной температурной характеристике Т0(Р), полученной на стекле при токе I2.Evaluation of the proposed method for accuracy was carried out by the error in determining the absolute temperature values and by the error in determining small temperature changes relative to the initial value. As a comparative method was used to determine the temperature by translating the measured resistance of the thermistor using a single temperature characteristic T 0 (P) obtained on glass at a current of I 2 .
Оценку погрешности определения абсолютной температуры в случае использования единственной температурной характеристики вычисляли как разность между значениями температуры, полученными по температурной характеристике для стекла и действительными значениями температуры на ПММ и РИПОРе, определяемыми по соответствующим градуировочным характеристикам по формуле:The estimation of the error in determining the absolute temperature in the case of using a single temperature characteristic was calculated as the difference between the temperature values obtained from the temperature characteristics for glass and the actual temperature values at the PMM and RIPOR determined by the corresponding calibration characteristics by the formula:
Изменение сопротивления R от 100 до 300 кОм соответствует изменению температуры от 35 до 5°С.A change in resistance R from 100 to 300 kOhm corresponds to a change in temperature from 35 to 5 ° C.
Погрешность определения абсолютной температуры в соответствии с предложенным методом определяли как отклонение рабочих температурных характеристик, полученных для стекла , ПММ и РИПОРа в соответствии с предлагаемым способом от реальных температурных характеристик по формуле:The error in determining the absolute temperature in accordance with the proposed method was determined as the deviation of the operating temperature characteristics obtained for glass PMM and RIPOR in accordance with the proposed method from the actual temperature characteristics by the formula:
Измерения сопротивлений R1 и R2 при токах I1 и I2, необходимых для определения параметров рабочих температурных характеристик, проводили при температурах 10, 20 и 30°С. На фиг.3 приведены кривые погрешностей, полученных по формулам (8) и (9). Эффективность по погрешности определения абсолютных температур определяли по формуле:Measurements of the resistances R 1 and R 2 at currents I 1 and I 2 necessary to determine the parameters of the operating temperature characteristics were carried out at temperatures of 10, 20, and 30 ° C. Figure 3 shows the error curves obtained by formulas (8) and (9). The efficiency of the error in the determination of absolute temperatures was determined by the formula:
ΔTi лежит в пределах от 0,26 до 1,6°С, a не превышает 0,06°С. Таким образом, ηT=4...26, то есть предлагаемый способ позволяет определять температуру при увеличенном токе, в среднем, на порядок точнее, по сравнению со способом с единственной градуировочной характеристикой.ΔT i lies in the range from 0.26 to 1.6 ° C, a does not exceed 0.06 ° C. Thus, η T = 4 ... 26, that is, the proposed method allows to determine the temperature at an increased current, on average, an order of magnitude more accurate, compared with the method with a single calibration characteristic.
При измерении приращений температуры относительно какого-либо начального значения неучет вариаций величины саморазогрева на различных материалах также приводит к погрешности, что вызвано нелинейностью температурной характеристики терморезистора. Оценку величины этой погрешности проводили следующим образом. Значение сопротивления фиксировали (RФ) и, используя реальные градуировочные характеристики для ПММ и РИПОРа, определяли приращение температуры , соответствующее изменению сопротивления на величину в 20 кОм по формулам:When measuring temperature increments relative to any initial value, neglecting variations in the value of self-heating on various materials also leads to an error due to the non-linearity of the temperature characteristic of the thermistor. The value of this error was estimated as follows. The resistance value was fixed (R Ф ) and, using real calibration characteristics for PMM and RIPOR, the temperature increment was determined corresponding to a change in resistance by 20 kOhm according to the formulas:
Погрешность определения величины перегрева при способе с единственной температурной характеристикой определяли как относительное отклонение величин перегрева, полученных на ПММ и РИПОРе, по отношению к перегреву, полученному на стекле:The error in determining the value of superheat in a method with a single temperature characteristic was determined as the relative deviation of the superheat values obtained at the PMM and RIPOR with respect to the superheat obtained on the glass:
Перегрев , соответствующий изменению сопротивления на 20 кОм по рабочим градуировочным характеристикам, рассчитывали по формуле (11). Погрешность предлагаемого способа оценивали как относительное отклонение перегрева, полученного по рабочей характеристике материала, по отношению к перегреву, полученному по реальной температурной характеристике того же материала, по формуле:Overheat corresponding to a change in resistance by 20 kOhm according to the working calibration characteristics was calculated by the formula (11). The error of the proposed method was evaluated as the relative deviation of the superheat obtained by the working characteristic of the material, in relation to the superheat obtained by the real temperature characteristic of the same material, according to the formula:
Результаты расчета погрешностей определения перегрева по формулам (12) и (13) приведены на фиг.4. Сравнительная оценка предлагаемого способа по точности при определении величины перегрева проводилась по формулеThe results of calculating the errors in determining overheating by formulas (12) and (13) are shown in Fig. 4. A comparative assessment of the proposed method for accuracy in determining the amount of overheating was carried out according to the formula
δTi лежит в пределах от 1 до 4%, a не превышает 0,3%. Таким образом, ηΔT=3...13, то есть предлагаемый метод позволяет определять перегрев относительно начальной температуры при увеличенном токе точнее, в среднем, на порядок, по сравнению со способом с единственной градуировочной характеристикой.δT i lies in the range from 1 to 4%, a does not exceed 0.3%. Thus, η ΔT = 3 ... 13, that is, the proposed method allows us to determine the superheat relative to the initial temperature at increased current more accurately, on average, by an order of magnitude, compared with the method with a single calibration characteristic.
Оценку предлагаемого способа по быстродействию проводили по формуле:Evaluation of the proposed method for performance was carried out according to the formula:
где τ1 - длительность процесса определения температуры в соответствии со способом-прототипом, τ2 - длительность определения температуры в соответствии с предлагаемым способом. Длительности τ1 и τ2 складываются из длительностей элементарных операций измерения сопротивления терморезистора. Длительность элементарной операции измерения сопротивления состоит из длительности переходного процесса τ0 при ступенчатом изменении тока и непосредственно из длительности процесса измерения сопротивления. Последней ввиду ее малости по сравнению с переходным процессом можно пренебречь. Значит, длительность процесса измерения в соответствии со способом-прототипом можно записать в виде , где n - число необходимых ступенчатых изменений тока. Как показали опыты, число n получается не менее 10 (τ1≥10τ0), в то время как для предлагаемого способа достаточно всего одного изменения тока, то есть τ2=τ0. Длительность процесса градуировки терморезистора в расчет не включена, так как она выполняется однократно. Таким образом, предлагаемый способ не менее чем в 10 раз превосходит по оперативности способ-прототип.where τ 1 is the duration of the temperature determination process in accordance with the prototype method, τ 2 is the duration of the temperature determination in accordance with the proposed method. Durations τ 1 and τ 2 are the sum of the durations of elementary operations of measuring the resistance of a thermistor. The duration of the elementary operation of measuring resistance consists of the duration of the transition process τ 0 with a step change in current and directly from the duration of the process of measuring resistance. The latter, due to its smallness in comparison with the transition process, can be neglected. Therefore, the duration of the measurement process in accordance with the prototype method can be written as where n is the number of necessary stepwise current changes. As experiments have shown, the number n is obtained at least 10 (τ 1 ≥10τ 0 ), while for the proposed method, only one change in current is sufficient, i.e., τ 2 = τ 0 . The duration of the calibration process of the thermistor is not included in the calculation, since it is performed once. Thus, the proposed method is at least 10 times faster than the prototype method.
Предлагаемый способ реализован в измерительно-вычислительной системе для определения теплофизических свойств (теплопроводности и температуропроводности) твердых материалов «ТЕМП-075» и позволил снизить погрешность измерения абсолютных температур до 0,05°С, а погрешность измерения приращений температуры относительно начального до 0,3%, в то время как применение единственной температурной характеристики приводило к погрешности в до 1,6°С при определении абсолютных температур и 4% при измерении перегрева.The proposed method is implemented in a measuring and computing system for determining the thermophysical properties (thermal conductivity and thermal diffusivity) of solid materials “TEMP-075” and allowed to reduce the error in measuring absolute temperatures to 0.05 ° C, and the error in measuring temperature increments relative to the initial to 0.3% , while the use of a single temperature characteristic led to an error of up to 1.6 ° C when determining absolute temperatures and 4% when measuring overheating.
Таким образом, предлагаемый способ определения температуры, включающий определение рабочей температурной характеристики терморезистора, учитывающий величину саморазогрева терморезистора током, в отличие от известных решений, позволяет на порядок повысить точность и оперативность определения температуры. Применение предлагаемого способа в приборах для определения теплофизических свойств различных материалов и сред, а также других приборах, требующих точных измерений температуры, позволяет повысить их метрологические характеристики.Thus, the proposed method for determining the temperature, including determining the operating temperature characteristics of the thermistor, taking into account the value of self-heating of the thermistor by current, unlike the known solutions, allows one to increase the accuracy and efficiency of determining the temperature by an order of magnitude. The application of the proposed method in devices for determining the thermophysical properties of various materials and media, as well as other devices requiring accurate temperature measurements, can improve their metrological characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115441/28A RU2269102C1 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115441/28A RU2269102C1 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269102C1 true RU2269102C1 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=36047944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004115441/28A RU2269102C1 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269102C1 (en) |
-
2004
- 2004-05-21 RU RU2004115441/28A patent/RU2269102C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7252194B2 (en) | Sensor systems and integral heater-sensors for measuring and controlling the performance of heater systems | |
US8225652B2 (en) | Thermal flow meter measuring flow rate based on temperature difference measurement and driving energy of the heater | |
US7418878B2 (en) | Universal sensor controller for a thermal anemometer | |
CN106289559B (en) | Method for using the temperature drift compensation of the temperature measuring device of thermocouple | |
KR100817806B1 (en) | Sensor temperature control in a thermal anemometer | |
CN111542760B (en) | System and method for correcting current value of shunt resistor | |
JP6042449B2 (en) | Apparatus and method for measuring fluid mass flow | |
RU2516609C2 (en) | Method for determination of thermal resistance for junction field-effect transistors | |
HU186066B (en) | Method and apparatus for measuring coefficient of heat transfer | |
US6763711B1 (en) | Air flow sensor using measurement of rate of heat loss | |
JP6263600B2 (en) | Method and apparatus for thermal analysis of samples and / or calibration of temperature measuring instruments | |
RU2269102C1 (en) | Mode of determination of temperature with a semi-conducting thermistor | |
RU2685769C1 (en) | Method of determination of transient thermal resistance of crystal-housing and thermal resistance of crystal-housing in the state of heat equilibrium of transistors with field control | |
US20240118226A1 (en) | Calibration method for a differential scanning calorimeter | |
RU2389991C2 (en) | Method of eliminating temperature fluctuations in ambient medium of thermal-conductivity vacuum gauge and device for realising said method | |
Li et al. | Research on the Adaptability of Thermistor Calibration Equations | |
RU2732838C1 (en) | Method for temperature error compensation of thermistors, device for method implementation | |
US20240053209A1 (en) | Thermometer with a diagnostic function | |
JP4474550B2 (en) | Thermoelectric element characteristic evaluation method | |
US11313819B2 (en) | Thermal analysis of semiconductor devices | |
RU2707757C1 (en) | Method of reducing measurement error of temperature with electric bridge | |
Pawłowski | Single sensor hot-wire anemometer based on thermal time constant estimation | |
Sofia | Principles of component characterization | |
JPH0143903B2 (en) | ||
RU2249798C2 (en) | Method of measuring temperature by means of semiconductor temperature-sensitive resistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060522 |