Цифровой измеритель температуры

Авторы патента:

G01K7/00 - Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных (термометры, дающие иные показания, чем мгновенное значение температуры G01K 3/00; измерение электрических или магнитных величин G01R)

Владельцы патента RU 2561998:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Цифровой измеритель температуры содержит датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры. В устройство введена мостовая измерительная схема, в плечи которой включены датчик температуры и терморезистор, охваченная петлей отрицательной обратной связи, своим входом связанной с измерительной диагональю моста, а выходом - с диагональю питания моста и состоящей из последовательно соединенных усилителя и генератора управляемой частоты. Вход цифрового индикатора температуры соединен с выходом генератора управляемой частоты. Введение в схему цифрового измерителя температуры отрицательной обратной связи позволяет повысить быстродействие и точность его работы. Технический результат - повышение быстродействия работы цифрового измерителя температуры. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, генератор измерительных импульсов, схему сравнения импульсов, генератор счетных импульсов, генератор эталонных импульсов, счетчик с цифровым индикатором, генератор запускающих импульсов и генератор импульсов уставки (Патент США №3768310, кл. 73-362А, опубл. 1973).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Известен также цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, измерительный генератор, эталонный генератор, генератор счетных импульсов, генератор запускающих импульсов, времязадающий делитель, схему сравнения, счетчик импульсов, цифровой индикатор, триггер, реверсивный счетчик, схему выявления большего числа, элемент совпадения, исполнительный блок, генератор импульсов уставки, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор (А.С.SU №1111037 A, G01K 7/00).

Недостатком этого цифрового измерителя является также сравнительно низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является цифровой измеритель температуры (А.С.SU №1835056 A3, G01K 7/00), содержащий последовательно соединенные датчик температуры, преобразователь температура-частота, счетчик и цифровой индикатор, а также генератор тактовых импульсов, первым входом соединенный с входом цифрового индикатора, а вторым выходом подключенный к счетчику, и последовательно соединенные генератор импульсов тока и терморезистор, при этом вход генератора импульсов тока соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а его второй выход подключен к датчику температур. Недостатком этого измерителя является также сравнительно низкое быстродействие работы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия работы цифрового измерителя температуры.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры, введена мостовая измерительная схема, в плечи которой включены датчик температуры и терморезистор, охваченная петлей отрицательной обратной связи, своим входом связанной с измерительной диагональю моста, а выходом - с диагональю питания моста и состоящей из последовательно соединенных усилителя и генератора управляемой частоты, при этом вход цифрового индикатора температуры соединен с выходом генератора управляемой частоты.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства. Цифровой измеритель температуры состоит из мостовой измерительной схемы 1, датчика температуры 2, терморезистора 3, усилителя 4, генератора управляемой частоты 5, цифрового индикатора 6.

Цифровой измеритель температуры содержит мостовую измерительную схему 1, в плечи которой включены датчик температуры 2 и терморезистор 3, измерительная диагональ которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 подключена к входам цифрового индикатора (частотомера) 6, а диагональ питания - к выходу генератора 5 и входам цифрового индикатора 6.

Назначение новых элементов схемы - мостовой схемы 1, усилителя 4 и генератора управляемой частоты 5 - понятно из их названия.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

Терморезистор 3 находится в окружающей измерительной среде. Температура среды всегда ниже измеряемой датчиком 2 температуры. При этом допустимая мощность рассеивания терморезистора 3 много ниже допустимой мощности рассеивания датчика температуры 2. Поэтому измерительным током моста происходит разогрев терморезистора 3, но не датчика 2, что исключает изменение линейности рабочей характеристики датчика.

В исходном состоянии при равных температурах датчика 2 и терморезистора 3 мостовая схема 1 сбалансирована. При увеличении температуры датчика 2 изменяется его сопротивление и появляется разбаланс моста 1, который усиливается усилителем 4 и управляет частотой генератора 5. Выходные импульсы генератора 5 поступают на диагональ питания моста 1, разогревая терморезистор 3 до температуры, при которой его сопротивление удовлетворяет уравнению уравновешенного моста, и, одновременно, на цифровой индикатор 6 частоты следования импульсов.

Таким образом, за счет введения отрицательной обратной связи следящая система автоматического управления всегда поддерживает мост в уравновешенном состоянии. При равных температурных коэффициентах электрического сопротивления датчика 2 и терморезистора 3 частота следования импульсов с выхода генератора пропорциональна избыточной измеряемой температуре датчика 2. Для повышения точности измерений терморезистор 3 может быть помещен в термостат.

Предлагаемый цифровой измеритель температуры позволяет повысить быстродействие при измерении температуры за счет автоматического поддержания мостовой схемы в сбалансированном состоянии и непрерывного измерения частоты следования импульсов на выходе генератора. Статическая ошибка следящей системы автоматического управления обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы. В качестве датчика температуры можно использовать также терморезистор с большой допустимой мощностью рассеивания.

Цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры, отличающийся тем, что введена мостовая измерительная схема, в плечи которой включены датчик температуры и терморезистор, охваченная петлей отрицательной обратной связи, своим входом связанной с измерительной диагональю моста, а выходом - с диагональю питания моста и состоящей из последовательно соединенных усилителя и генератора управляемой частоты, при этом вход цифрового индикатора температуры соединен с выходом генератора управляемой частоты.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к термометрии. Устройство содержит термопреобразователь 1, выход которого соединен с индикатором 2 температуры и через последовательно соединенные первый вход первого блока вычитания 3, усилитель 4, масштабирующий элемент 5, первый вход второго блока вычитания 6 с входами индикатора 7 скорости изменения температуры и сигнализатором 8 опасного нарастания температуры.

Способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света // 2538070

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций.

Термопреобразователь сопротивления (варианты) и способ его изготовления // 2533755

Группа изобретений относится к измерительной технике и в частности к термоизмерительным преобразователям. Термопреобразователь сопротивления содержит многослойную трубку, состоящую из внешнего металлического слоя, внутреннего диэлектрического слоя, на который намотана катушка чувствительного элемента из изолированного провода.

Устройство для измерения температуры и уровня продукта // 2521752

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям уровня путем измерения емкости конденсаторов, и предназначено для измерения температуры и уровня продукта, заполняющего хранилище.

Беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения // 2516918

Изобретение относится к области машиностроения и касается обеспечения контроля температуры подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой различного динамического оборудования, например центробежных компрессоров.

Цифровой измеритель скорости изменения температуры // 2506548

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения скорости изменения температуры в автоматизированных системах управления нагревом изделий, а также колодцев и печей в металлургической промышленности.

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом // 2500797

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому контуру, включающем вентиль, управляемый электроприводом, компрессор и соединяющие их и "рубашку" трубопроводы, осуществляют путем измерения в центре резервуара температуры виноматериала.

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом // 2500796

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому контуру, включающем вентиль, управляемый электроприводом, компрессор и соединяющие их и "рубашку" трубопроводы, осуществляют путем задания требуемой температуры хладоносителя в «рубашке» резервуара, для чего измеряют в центре резервуара температуру виноматериала.

Система контроля температуры насыпи мелкодисперсных материалов // 2498555

Изобретение относится к устройствам контроля температуры сыпучих материалов при их длительном хранении и может быть использовано в устройствах, контролирующих температурный режим в складах силосного типа.

Скважинный датчик // 2498061

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для измерения параметров потока флюида (нефть, вода, газ и их смеси), таких как температура, скорость и фазовый состав, и может быть использовано при проведении геофизических исследований скважин, а также при контроле за транспортировкой жидких углеводородов по трубопроводной системе.

Модульный преобразователь температуры с двумя отделениями // 2566369

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры среды в различных областях техники. Преобразователь (100) температуры включает корпус (112) с двумя отделениями и электронный модуль (120) преобразователя температуры с установкой на головке. Корпус (112) с двумя отделениями имеет первое отделение (114) и второе отделение (110). Первое отделение (114) выполнено с возможностью приема внешней проводки в клеммном блоке по одной трубке. Первое (114) и второе отделения (116) разделены, за исключением прохода электропроводки между ними. Электронный модуль (120) преобразователя температуры с установкой на головке расположен во втором отделении (116) и функционально соединен с клеммным блоком в первом отделении (114). Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Датчик, контролирующий температуру процесса производства, оснащенный сенсорным устройством диагностики ее колебаний // 2594623

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля процесса производства. Датчик 10, контролирующий температуру процесса производства, включает температурный сенсор, предусмотренный для подачи выходного сигнала сенсора 18, связанного с температурой процесса производства. Схема измерения 26, 28 соединена с температурным сенсором 18 и предназначена для определения температуры процесса производства на основании выходного сигнала от сенсора. Выходная схема 24 подает сигнал, связанный с измеряемой температурой. Запоминающее устройство 24 предназначено для хранения данных о температуре, связанных с событиями избыточной температуры, которые испытывает температурный сенсор 18. Диагностическая схема 22 определяет состояние температурного сенсора 18 или других компонентов исходя из накопленных данных о температуре 30. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для измерения излучательной способности и плотности сырой нефти // 2601225

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для измерения давления и температуры // 2603446

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения давления, температуры и теплового потока с компенсацией влияния температуры на результаты измерения давления. Чувствительным элементом (ЧЭ) для измерения давления выбран «кремний на сапфире», состоящий из искусственного сапфира и металлической пленки титана. Дополнительно к сапфировой подложке введены нижняя обкладка, а верхняя обкладка - титановая пленка конденсатора. На сапфире сформирован четырехплечный тензометрический мост (ТМ). Емкостной ЧЭ образован путем расположения между нижней и верхней обкладками конденсатора диэлектрического кольца и защищен от внешних электромагнитных помех экраном. ЧЭ температуры и теплового потока сформирован соосно и симметрично на верхней и нижней поверхностях другой диэлектрической пленки. Пакет конструкции датчика, состоящей из двух частей, собирают в вакууме, располагают внутри корпуса и защищают сеткой. Для электрических соединений предусмотрена клеммная колодка с разъемами и монтажная плата, на которой смонтирована высокоомная защитная схема и усилитель заряда. Полость датчика за мембраной поддерживает связь с атмосферой трубкой с крышками, проходящей сквозь первую часть конструкции датчика. На второй части конструкции датчика выполнены сквозные опорные отверстия не менее 10 штук. Между первой и второй частями конструкции датчика образуется воздушная прослойка. Связь с атмосферой между первой и второй частями конструкции датчика осуществляется опорными трубками и отверстиями. Корпус датчика соединен с общей массой устройства и первой частью конструкции датчика и залит мягким герметиком. Технический результат заключается в возможности одновременно в заданном участке измерять звуковое давление (пульсации, взрывное, ударное, ветровое), давление звука (полное давление), статическое давление (абсолютное, избыточное, дифференциальное), температуру и тепловой поток. 2 ил.

Широкополосный измерительный приемник излучения миллиметрового диапазона с независимой калибровкой // 2616721

Устройство предназначено для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть также использовано в качестве образцового приемника для калибровки средств измерения. Приемник представляет собой тонкопленочный, с известным коэффициентом поглощения излучения, выполненный из полуметалла резистивный микроболометр, расположенный на тонкой мембране. Сущность изобретения заключается в том, что тонкопленочный резистивный элемент с известным коэффициентом поглощения и температурным коэффициентом сопротивления одновременно является термочувствительным элементом и поглотителем, что позволяет независимо калибровать устройство синусоидальным электрическим током для определения его вольт-ваттной чувствительности. Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство позволяет измерять плотность потока измерения в широком диапазоне длин волн ММ области спектра с повышенной чувствительностью и заданным быстродействием без применения эталонных средств калибровки по излучению. 1 ил.

Цифровой измеритель температуры // 2622484

Изобретение относится к области термометрии, где в качестве преобразователя используется полупроводниковый диод. Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3. При этом выход ГУЧ 5 связан с первым входом частотно-импульсного вычитающего устройства 7, второй вход которого подключен через последовательно соединенный управляемый делитель частоты 8 к генератору опорной частоты 9, а выход вычитающего устройства соединен с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматической компенсации напряжения с выхода термопреобразователя характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем введения отрицательной обратной связи и представления информации в частотно-импульсной форме. 1 ил.

Устройство для измерения температуры // 2622486

Изобретение относится к области измерения температуры. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента, в качестве которого, например, используются термоэлектрические преобразователи, контактирующие через образцовую теплопроводную пластину с нагревателем, которые размещены в теплоизоляционном корпусе. Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные генератор управляемой частоты (ГУЧ), формирователь импульсов (ФИ) подключен к нагревателю датчика, при этом выход ГУЧ 6 связан с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем исключения источника опорного напряжения, задающего величину недокомпенсации усиленного напряжения с выхода датчика теплового потока и блока извлечения квадратного корня. 2 ил.

Устройство для измерения температуры // 2623712

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в медицинской технике при цифровых измерениях температуры. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее блок индикации, кнопку "Сброс" и последовательно соединенные датчик температуры и частотный преобразователь, регистр и схему сравнения сигналов, один вход которой связан с выходом регистратора, другой - с выходом регистра, а выход - с управляющим входом регистра, установочный вход которого соединен с кнопкой "Сброс". Выход регистратора подсоединен к входу регистра, связанного выходом с входом блока индикации. Устройство дополнительно снабжено триггером Шмидта, генератором импульсов и логической схемой И. Выходы триггера Шмидта генератора импульсов и частотного преобразователя подключены к входам схемы И, выход которой связан с входом регистратора, а вход триггера Шмидта соединен с выходом датчика температуры и входом частотного преобразователя. Применение триггера Шмидта позволило установить возможность постоянства начала измерений температуры больного с некоторого заранее заданного минимального значения, а использование низкочастотного автоколебательного генератора позволило осуществить цикл измерений температуры, пока датчик температуры находится у больного человека, и фиксировать максимальную температуру в течение цикла измерений. Технический результат - повышение точности работы устройства. 1 ил.

Нормализованная динамика процесса // 2633300

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в обрабатывающих установках жидкости и газа. Измерительная система включает в себя модуль (930) построения фильтра, который строит фильтр верхних частот (902) для фильтрации показаний датчика, характеризующих переменную процесса. Модуль (930) построения фильтра устанавливает значения для параметров фильтра на основе значения температуры, характеризующего температуру датчика (246), который получил показания датчика. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 15 ил.

Измерение однородной температуры катушки путем увеличения сопротивления провода // 2645900

Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения. Оно также относится к компоненту, выполненному для обеспечения возможности осуществления данного способа и совокупности измерительного устройства. Технический результат - повышение точности определения температуры для снижения рисков превышения критической температуры или образования ложных сигналов опасности. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.