Application of the hybrid balanced ratiometric measurement method in the high-precision ac thermometry bridges

• Autorzy: Mikhal A. A. , Meleshchuck D.V. , Warsza Z.L.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rf.2019.pfe.3

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie hybrydowej kompensacyjno-ilorazowej metody pomiaru w wysoko precyzyjnych temperaturowych mostkach AC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper article describes the circuit of an automatic AC bridge for high precision temperature measurements using a standard platinum SPRT sensor. An original method for measuring the impedance parameters of SPRT sensor which allows to carry out the measurement process without loss of accuracy, is described in detail. This measurement method is proposed to name as hybrid method. It is a combination of a balanced method for rough compensation of the circuit and a ratiometric method which accurately measures the ratio of two values of the imbalance signal, before and after its known change. With this method, the measuring circuit also does not require a circuit to compensate for the reactive component of the SPRT sensor impedance. The inductive voltage divider with lower number of digits is needed only for the coarse compensation. This circuit is simpler and at lower cost of the hardware resources allows to achieve the same accuracy as the most accurate thermometric bridges with fully balanced circuits.

PL

W artykule opisano oryginalną zasadę budowy układu pomiarowego automatycznego mostka AC (prądu przemiennego) do bardzo dokładnych pomiarów temperatury za pomocą wzorcowego platynowego czujnika SPRT. Wykorzystuje się oryginalną kombinowaną, tj. kompensacyjno-ilorazową metodę pomiaru, którą nazwano tu krócej: metodą hybrydową. Obejmuje ona połączenie metody kompensacyjnej do zgrubnego zrównoważenia układu i metody ilorazowej (ratiometric), którą wyznacza się stosunek dwu wartości sygnału nierównowagi, przed i po znanej jego zmianie. Układ pomiarowy nie wymaga stosowania obwodu do kompensacji wpływu reaktancji czujnika SPRT. Zmniejsza się też niezbędna liczba dekad dzielnika indukcyjnego kompensującego zgrubnie sygnał składowej rezystancyjnej czujnika. Układ taki pozwala w prostszy sposób i przy niższychkosztach wykonania uzyskać tę samą dokładność co najdokładniejsze termometryczne mostki AC o układach całkowicie zrównoważonych.

Słowa kluczowe

EN

high precision temperature measurement; AC bridge; balanced-ratiometric measurement method; hybrid method

PL

dokładny pomiar temperatury; mostek AC; metoda hybrydowa; metoda kompensacyjno-ilorazowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Physics for Economy
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 3, No. 1
• Strony: 29--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Mikhal A. A.

• MIKHAL Institute of Electrodynamics, National Academy of Science of Ukraine, Kiev

autor

Meleshchuck D.V.

• Institute of Electrodynamics, National Academy of Science of Ukraine, Kiev

autor

Warsza Z.L.

• Industrial Research Institute of Automation and Measurement (PIAP) Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Report to the CIPM on the implications of changing the definition of the base unit kelvin. Prepared by the task group TG-SI of the CCT. J. Fisher (chairman), S. Gerasimov, K.D. Hill, at al. 02 May (2007) http://www.temperatures.ru/pdf/Kelvin_ CIPM.pdf.
• [2] Hill J.J., Miller A.P., An A.C. Double bridge with inductively coupled ratio arms for platinum resistance thermometry. Proc. IEE, 110 (2), 453 (1963)
• [3] Gibbings D.L., An alternating current analogue of the Kelvin double bridge, Proc. IEE, 109C, 307 (1962)
• [4] Foord T.R., Langlands R.C., Binnie A.J., Transformer-ratio bridge network with precise lead compensation, Proc. IEE, 110 (9), p. 1693 – 1700 (1963)
• [5] Cutkosky R., An automatic resistance termometer bridge. IEEE Transactions on Instr. and Measur. IM – 29 (4), p. 330 – 333 (1980)
• [6] Knight R.B., Precision bridge for resistance thermometry using a single inductive current divider. Euromeas-77; Europe conference on precise electrical measurements, London, p. 132-134 (1977)
• [7] Grinevich F.B., Surdu M.N., High-precision variational measuring systems of alternating current, Kiev: Nauk. dumka, 192 p. (1989), (Rus.)
• [8] Tretiak I.V., Variational methods of correction of alternating current transformating bridge errors. Abstract of a thesis Ph.D, NAS of Ukraine, Institute of Electrodynamics. Kiev, 18 p. (1991) (Rus.)
• [9] Grinevich F.B., Surdu M.N., Mikhal A.A., Shvets T.V., Kromplias B.A., Meleshchuk D.V., Precision bridge of alternating current for operation in 125-925 Hz frequency range. Tekhnichna Elektrodynamika. Thematic issue “Problems of modern electrotechnics”, 3, 76–78 (2000) (Rus.)
• [10] Mikhal A.A., Warsza Z.L., Electromagnetic Protection in High Precision Tri-axial Thermometric AC Bridge., R. Szewczyk et al. (eds.), Progress in Automation, Robotics and Measuring Techniques, vol. 3, Measuring Techniques and Systems, Advances in Intelligent Systems and Computing 352, 147 -156 2015) Springer International DOI: 10.1007/978-3-319-15835-8_17
• [11] Mikhal A.A., Warsza Z.L., Simple Methods to Measure the Additive Error and Integral Nonlinearity of Precision Thermometric Bridges., R. Szewczyk et al. (eds.), Progress in Automation, Robotics and Measuring Techniques, vol. 3, Measuring Techniques and Systems, Advances in Intelligent Systems and Computing 352, 157 -170 (2015) Springer International DOI: 10.1007/978-3-319-15835-8_18
• [12] https://www.wika.co.uk/products_resistance_thermometry_bridges_en_co.WIKA