Устройство для измерения температуры

 

О П И С А Н И Е (ш 7313!4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.05.78 (21) 2613864/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.-"

G 01К 7/02

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 536.53 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изобретения

В. А. Беляков и А. С. Кауфман (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ11ИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности преобразователя температуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, цифровую компенсирующую схему, реверсивный счетчик, источник калибровочных напряжений, регистр памяти, переключатель поддиапазонов (11.

Известно устройство для измерения те:лпературы, содержащее аналого-цифровой преобразователь, счетчики иглпульсов, формирователь временных интервалов, схему сравнения, термометр сопротивления (2).

В этих устройствах осуществляется линеаризация характеристик преобразователя температуры — термометра сопротивления, термоэлектрического термометра. Однако устройства не обеспечивают измерения температуры с высокой точностью в широком диапазоне температур.

Из известных устройств наиболее близким к изобретешпо по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, подключенный к входу интегратора, пороговый формирователь, соединенный с интегратором и блоком регистрации, включающим в себя генератор импульсов, делитель частоты, счетчик импульсов, регистр памяти, индикатор (3).

Недостаток устройства состоит в низкой точности измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем. JTo в устройство введены сумматор с управляемыми коэффициентами передачи и олок выбора предела измерений, входы которого соединены с выходами иптегратора и делителя частоты, а выход соединен с управляющими вxîäàìè сумматора, Bходы которого соединены с выходами термопреобразователя и интегратора, а гыход соединен с входом порогового формирователя.

Блок выбора предела измерения выполнен в виде последовательно включенных

20 пороговой схемы, триггера, формирователя, приемного регистра, компаратора кодов и дешифратор а.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

25 Устройство для измерения температуры содержит термопрсобра.",ователь 1, например термоэлектрический термометр, интегратор 2, пороговый формирогатель 3, блок

4 регистрации, вклгочакнций в себя геиера30 тор 5 импульсов, делитель 6 частоты, счет731 314 чик 7 импульсов, регистр 8 памяти, индикатор 9; сумматор 10 с управляемыми коэффициентами передачи, блок 11 выбора предела измерений, состоящий из пороговой схемы 12, триггера 13, формирователя

14, приемного регистра 15, компаратора 16 кодов и дешифратора 17.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

На выходе термопреобразователя 1 вырабатывается напряжение Vi — — t(Т)Т, пропорциональное измеряемой температуре Т, где f(T) — функция преобразования, которая может быть представлена в виде (Т) = где m;, и, — коэффициенты, значения которых зависят от области измеряемых температур.

Напряжение V> — 1(Т) Т с выхода термопреобразователя поступает на вход интегратора 2 и на вход сумматора 10. На второй вход сумматора 10 с выхода интегратора 2 поступает напряжение Vq, изменяющееся по закону

V, =- C j f (T) Tdt = С f (T) T t, (2) где С вЂ” масштабный коэффициент интегратора;

t — время интегрирования.

Напряжение V> поступает на вход пороговой схемы 12 блока 11 выбора предела измерения, на выходе которой по достижении напряжением определенной величины возникает импульс, который, поступая на триггер 13, переводит его в единичное состояние. Триггер 13 вызывает срабатывание формирователя 14, который управляет работой приемного регистра 15. В приемном регистре 15 происходит запись кода с младших разрядов делителя б частоты.

Скорость нарастания напряжения U и следовательно интервал времени между началом измерения и моментом записи кода в регистр 15 зависят от измеряемой температуры. Таким образом, код, записанный в приемный регистр 15, определяет область измеряемых температур. Код с выходов приемного регистра 15 подается на компаратор 16 кодов, где сравнивается с кодами, определяющими границы температурных областей. На выходе компаратора 16 образуется код, определяющий область, к которой относится измеряемая температура, который подается на входы дешифратора 17 и преобразуется им в код, управляющий резисторными цепями, определяющими коэффициенты передачи сумматора 10.

На выходе сумматора 10 появляется напряжение

V: а . С/ (Т) Т + гУ (Т) Т =

= f (T) T(Ê, + К,), (3) Где а — коэффициент передачи c) мматора

10 по входу, связанному с выходом интегратора 2;

К1 — — аС;

К. — коэффициент передачи сумматора

10 по входу, связанному с выходом тер мопреобразов ателя.

Напряжение Гг с выхода сумматора 10 поступает на вход порогового формирователя 3, на выходе которого возникает импульс в момент t>, когда V> достигает величины Vp порога срабатывания формирователя 3. Этот момент определяется из со15 отношения

f (T) T (f(I +- к,) = 1,; (4) 20 (т) т г vo+ Ру(т) т

p КА — К .

К, 1г о

К, (5) Численные значения и и Кг, т. е. коэф40 фициенты передачи сумматора 10, устанавливаются при работе устройства во время формирования первого (для данного измерения) периода выходного сигнала интегратора 2 такими, что R =-и-;, Vp ò;.

45 При этом с учетом выражения (1) частота

Fa линейно связана с измеряемой температурой Т.

При формировании последующих периодов выходного сигнала интегратора 2 блок

11 выбора предела измерений не срабатывает, так как триггер 13 не изменяет своего состояния при повторных воздействиях на его вход импульсов с выхода пороговой схемы 12.

55 Импульсы с выхода порогового формирователя 3 поступают на вход счетчика 7.

Количество импульсов, зарегистрированное счетчиком 7 в промежутках времени между двумя импульсами переполнения делите60 ля б частоты, равно частоте F3 и следовательно численно равно измеряемой температуре. Очередной импульс переполнения делителя 6 частоты вызывает перенос информации, содержащейся в счетчике 7, в

65 регистр 8 памяти и отображение резульПорог срабатывания порогового формирователя 3 устанавливается выше порога срабатывания пороговой схемы 12. Импульс с выхода порогового формирователя

25 3 длительностью t, определяемой временем, необходимым для полного восстановления исходного состояния интегратора 2, поступает на интегратор и возвращает его в исходное состояние.

30 Период повторения импульсов на выходе порогового формирователя 3 t3 — — 11+1, а частота Fp 73и14

Формула изобретения

Составитель В. Голубев

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Тарасова

Редактор T. Рыбалова

Заказ 757/15 Изд. ¹ 287 Т ирака 729 11одписиое

НГ10 «Г1оиск» Государственного комитета CCCl no делам изобретений i открыт,ш

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. -1, 5

Типография, ир. Сапунова, 2 гата измерения температуры на индикаторе 9. Далее цикл измерения повторяется.

Введение в устройство новых элементов — блока выбора предела измерений и сумматора позволяет линеаризовать любые характеристики термопреобразователей в широком диапазоне измеряемых температур, что обеспечивает повышение точности измерения температуры.

1. Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, подключенный к входу интегратора, пора- 15 говый формирователь, соединенный с интегратором и блоком регистрации, включающим в себя генератор импульсов, делитель частоты, счетч:ii< импульсов, регистр памяти, индикатор, o T;: нч а ющееся тем, что, 20 с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор с управляемыми коэффициентами передачи и блок выбора предела измер ний, входы которого соединены с выходами пнтсгратора и делителя частоты, а выход соединсн с управляющими входами сумматора, входы которого соединены с выходами термопреобразователя и интегратора, а выход соединен с входом порогового формирователя.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ющ ее с я тем, что блок выбора предела измерения выполнен B виде последовательно включенных пороговой схемы, триггера, формирователя, приемного регистра, компаратора кодов и дешифратора.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельства СССР

¹ 246115, кл. G 01К 7, 02, 27.05.66.

2. Авторское свидетельство СССР № 559131, кл. G 01K 7/16, 28.04.75.

3. Патент СШЛ № 3978729, кл. 73 †3, опублик. 07,10.76 (прототип).