Способ измерения сопротивления резистивных датчиков в информационно-измерительных системах

Рассмотрен способ дистанционного измерения сопротивления резистивных датчиков при их двухпроводном подключении в системах мониторинга, позволяющий существенно ослабить влияние сопротивления линии и основанный на обработке результатов интегрирования переходного процесса разряда накопительного конденсатора, шунтирующего датчик. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния времени интегрирования и значения сопротивления резистивных датчиков на погрешность измерений. По результатам исследований построена модель управления временем интегрирования, обеспечивающая минимальный диапазон ошибок измерения сопротивления. Оценена погрешность измерения сопротивления резистивных датчиков. Показана эффективность представленного решения в сравнении с альтернативным вариантом обработки результатов измерений. Преимуществом предложенного решения является упрощение коммуникаций и коммутаторов при погрешности измерений, сопоставимой с погрешностью систем с трех- и четырехпроводным подключением датчиков. Предложенный способ измерения может быть использован в многоканальных системах измерения параметров объектов и сред, в частности, температуры.

1. Nikolaev I. N., Krashevskaya V. V. A fast resistive sensor for explosive hydrogen concentrations // Measurement Techniques. 2004. Vol. 47, N 3. P. 304–307. DOI:10.1023/B:METE.0000029876.85055.86.

2. Ventura G., Giomi S. A Simple Method to Extend the Range of Low Temperature Resistance Thermometers // Intern. J. Thermophys. 2019. Vol. 40. DOI: 10.1007/s10765-019-2482-8.

3. Kowal A., Manuszkiewicz H., Kołodziej B. et al. Tests of the Stability of Chinese RhFe Resistance Thermometers at Low Temperatures // Intern. J. Thermophys. 2017. Vol. 38. P. 38–95. DOI: 10.1007/s10765-017-2232-8.

4. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Поздняков В. В. Реализация изотермического режима термокаталитических газочувствительных датчиков // Датчики и системы. 2016. № 2. С. 43–47.

5. Ларионов В. А. Резистивный датчик температуры с метрологическим самоконтролем // Датчики и системы. 2015. № 9–10. С. 78–80.

6. Скорик И. В., Иванченко Ю. А. Разработка резистивного датчика влажности почвы // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2021. № 4. С. 181.

7. Камынин В. А., Вольф А. А., Скворцов М. И., Филатова С. А., Копьева М. С., Цветков В. Б., Бабин С. А. Распределенное измерение температуры в непрерывных гольмиевых волоконных лазерах // Фотон-экспресс. 2021. № 6. С. 347–348. DOI: 10.24412/2308-6920-2021-6-347-348.

8. Каспаров К. Н., Белозеров А. В. Измерение температуры быстропротекающих процессов // Измерительная техника. 2002. № 12. С. 34–38. DOI: 10.1023/A:1022985107345.

9. Reihani A., Meyhofer E. & Reddy P. Nanokelvin-resolution thermometry with a photonic microscale sensor at room temperature // Nat. Photon. 2022. Vol. 16. P. 422–427. DOI: 10.1038/s41566-022-01011-0.

10. Затягин Д. А., Смуров И. Ю. Система мониторинга процесса селективного лазерного спекания // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 4. С. 70–73.

11. Андрусевич А., Губа А. Термометры сопротивления: от теории к практике // Компоненты и технологии. 2011. № 7. С. 61–66.

12. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Родионов П. С. Многоканальный преобразователь температуры // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 4. С. 254–261. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-4-254-261.

13. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Калмыков А. И. Повышение точности измерения температуры: метод двухпроводного подключения термометра сопротивления // Измерительная техника. 2022. № 3. С. 53–58. DOI: 10.32446/0368-1025it.2022-3-53-58.

14. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Зубарев А. Ю. Совершенствование алгоритмов измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления // Измерительная техника. 2023. № 4. С. 57–62. DOI: 10.32446/0368-1025it.2023-4-57-62.

15. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Ботиков К. А. Автоматическая подстройка параметров алгоритма измерения температуры в широком диапазоне // Измерительная техника. 2024. № 4. С. 46–53. DOI: 10.32446/0368-1025it.2024-4-46-53.

16. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Ботиков К. А. Исследование метода измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления // Изв. Юго-Западного гос. ун-та. 2024. № 28(1). С. 71–87. DOI: 10.21869/2223-1560-2024-28-1-71-87.

17. Пат. 2824738 РФ, МПК G01K7/16. Способ измерения температуры / О. Г. Бондарь, Е. О. Брежнева, М. А. Брежнев. Заявл. 16.04.2024, опубл. 13.08.2024. Бюл. № 23.