4.15. Многоэлементный тп фирмы Fluke

Термоэлектрического преобразователей, которыми она оснастила метрологические лаборатории в США, странах ЕЭС, Индии, Китае и др. Один из последних вариантов ТП, разработанных компанией Fluke, описывается ниже.

Это устройство включает в себя 2 транзистора и 2 резистора, расположенных на единой подложке. С начала 70-х годов компания Fluke разработала и поставляет на рынок ряд новых термоке. От ранее созданного варианта ТП описываемое устройство отличается применением тонко пленочных резисторов, размешенных в сборке резистор - транзистор на двух отдельных подложках. Для реализации подобного устройства компания разработала специальный технологический процесс.

Схема твердотельного эталонного преобразователя изображена на рис. 3.23.

Рис. 3.8. Принципиальная схема термоэлектрического преобразователя компании Fluke

Наличие двух подложек обеспечивают их тепловую изоляцию. В данной конструкции тепловое сопротивление составляет порядка 800°С на 1 Вт.

Принцип работы преобразователя состоит в следующем.

Тепловая мощность, выделяемая на резисторе R1, повышает температуру базы транзистора Q1 и увеличивает этим самым его ток коллектора. Возросший ток коллектора первого транзистора разбалансирует операционный усилитель А1. Выходное напряжение операционного усилителя вызывает увеличение тока в резисторе R2, что приводит к увеличению тока коллектора транзистора Q2 и восстановлению баланса на входе операционного усилителя.

При равенстве U_BbIX = U_BX на выходе преобразователя через нагрузку протекает ток, равный входному току, т.е. Р_вых = Р_вх. На вход преобразователя может быть подан как постоянный, так и переменный ток. Соотношение между напряжением Uб-э на переходе база - эмиттер и температурой этого перехода определяется следующей формулой:

(23)

где: Uб-э - напряжение база - эмиттер транзисторов Ql, Q2;

к - постоянная Больцмана;

Тб-э - температура перехода база - эмиттер транзистора, К;

q - заряд электрона;

ln(I_к) - натуральный логарифм тока коллектора, А.

По сравнению с ТП типа ТВБ, который используется с 60-х годов, описываемый термопреобразователь имеет ряд преимуществ:

• напряжение U_вых при максимальном входном напряжении составляет порядка 2 В вместо 7 мВ у ТВБ;

• меньшее значение постоянной времени;

• значительно меньше зависимость от окружающей температуры;

• большие механическая и электрическая прочности.

Преобразователи, выпускаемые фирмой Fluke, используется в установках

5790А и 792А и в цифровом мультиметре 8506А для реализации метода замещения переменного тока постоянным током.

Установка 5790А - полностью автоматизированное средство измерения переменного тока высшей точности, разработанное фирмой Fluke для калибровки СИ, использующих термоэлектрические преобразователи. Погрешность установки при измерении напряжения постоянного тока составляет ± 24 ррm (за один год при температуре 23°С±5°С).

Установка 5790А имеет диапазон измерений напряжения переменного тока от 700 мкВ до 1000 В и частотный диапазон измеряемых напряжений от 10 Гц до 1 МГц. В комплекте с шунтами А40, А40А, разработанными фирмой Fluke, она позволяет измерять силу переменного тока синусоидальной формы.