Цифровой измеритель температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/01 

Изобретение откосится к темпёратурным измерениям, а именно цифровым измв ригелям температуры с коррекцией нелИ нейностн термопреобразователя. Известен цифровой измеритель темпе ратуры, содержащий термопреобразователь, преобразователь сигнала термопреобразователя во временной интервал, ключ, соединяющий генератор счетных импульсов с двоично-десятичным счетчиком, блок цифровой индикации, причем параллельно входу двоично-десятичного счетчика включен вход дополнительного двоичного счетчика, информационный вход которого соединен с адресным входом постоянного запоминающего устройства 1. Недостатком этого измерителя явл-яется низкая точность измеренля, вызванная тем, что алгоритм коррекции не позволяет оптимально выбирать линейную характерис тйку преобразования поскольку в этом изм.ерйтеле невозможна операция вычитания кмпульсов -из результата измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой преобразователь частоты, который может быть использован в качестве цифрового измерителя температуры при работе с термопреобразователем, содержащий термопреобразователь, подключенный к. входу времяймпульсного. преобразователя, первый которого подключен к входу ре-; версивмого счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок у-правленяя, Быхсды которого подключены к уста HOL o4HOMy входу реверсивного счетчик 1,и блоку индикации, схему сравнения, входы которой- соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, триггер, элементы задержки и формирователи, а также делитель частоты, генератор образцовой частоты, схему выбора предела измерения, схемы совпадения, формирователи образцовых частот 2. В этом устройстве, линеаризация осупдествляется путем добавления к результату измерения (или вычитания из результата измерения) дополнительных импульсов, следующих с определенными частотами, что не позволяет достичь высокой точности измереоия. Кроме того, в этом измерителе HeBOoFvioxcLia оперативная перестройка функи,ин коррекции нелинейности характеристики термопреобразователя, в результате чего при измерении характера нелинейности характеристики термопреобразователя для обеспечения требуемой погрешности изме-. рения необходима замена ряда элементов устройства. Целью изобретения является повышение точности измерения, а также ускорение процессов проверки и настройки цифрового термометра. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу аремяимпульсного преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управления, выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элементы И, триггер, элементы задержки и формирователи, введены дополнительный счетчик, блок памяти, сумматор, управляемый генератор и второй регистр вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход подключен к управляющему входу управляемого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход - с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом времяимпульсного преобразователя и вторым входом управляемого генератора, первым входом блока управления и первым -ВХОДОМ элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, вторым входом блока управления и через первые элемент задержки и формирош1тель подключен к управляющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к управляющему .входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока памяти, гфи этом первый выход времяимпульсного преобразователя подключен к входу дополнительного счетчика, выход когорого соединен с информационными входами блока памяти, а выходы блока управления соединены с управляющими входами дополнительного счетчика времяимпульсного преобразователя, блока памяти и управляемого генератора. На . 1 приведена функциональная схема циц)рового измерителя температуры, на фиг. 2 - рисунок, поясняющий режим определения функции коррекции нелинейности по фиксированным точкам. Цифровой термометр, содержит термопреобразователь , блок 2 управ-ленип, времяимпульсный преобразователь 3, реверсивный счетчик 4, блок индикации 5, счетчик 6, триггер 7, схему 8 сравнения, первый регистр 9, второй регистр 10, сумматор 11, элемент И 12, элементы 13 и 14 задержки, формирователи 15-17, управляемый генератор 18, включающий в себя цифро-аналоi-OBHfi преобразователь 19, интегратор 20 схему 21 сравнения, триггер Шмитта 22 |Ключи 23 и 24 и схему И-НЕ 25, дополни отельный счетчик 26 и блок 27 памяти.

На фиг. 2 прямая 28 соответствует линейному закону выходного сигнала N цифрового термометра от измеряемой температуры, кривая 29 показывает, как меняетсй выходной сигнал термометра при отсутствии коррекции нелинейности термопреобразователя, а кривая 30 показывает функцию коррекции нелинейности термопреобразователя.

Цифровой измеритель температуры работает в двух режимах: в режиме измерения температуры и в режиме определения функции коррекции нелинейности термопреобразователя, который проводят перед сдачей цифрового термометра в эксплуатацию,: при проверке, а также при замене термопреобразователя. При проведении этого режима, термопреобразователь помещают в ванну автоматической проверочной установки, температура которой устанавливается путем подачи на ее вход соответствующего сигнала в цифровом коде. Блок 2 упраВ ления присваивает счетчику 3 число, соответствующее линейному значению выходного сигнала термопреобразователя для первой градуировочной точки температурной характеристики, ч выдает на вход поверочной установки код этой точки. По этому сигналу в ванне поверочной установки устанавливается соответствующая температура. После этого на вычитающий вход счетчика 26 с выхода времяимпульсного преобразователя подаются импульсы, число которых определяется значением выходной характеристики термопреобразователя. Величина отклонения ANj характеристики списывается со счетчика 26 в блок памяти по адресу, соответствующему заданной градуировочной температуре.

Аналогичным образом определяется отклонение характеристики термопреобразователя от линейной.характеристики в остальных градуировочных точках, число которыхопределяется характеристикой термопреобразователя и требуемой точностью термометра.

В режиме измерения температуры цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

Блок 2 управления вырабатывает сигнал, разрешающий работу генератора 18, а также блокирующий счетчик 26. Перед началом измерения температуры по сигналу с блока управления реверсивный счетчик 4, счетчик 6 и триггер 7 обнуляются, первому 9 и второму 10 регистрам присваивается значение отклонений AN и uNo соответственно для нулевой (t 0) и первой |(t tj) градуировочных точек. Сумматор 31 выдает на вход цифро-аналогового преобразователя 19 управляемого генератора 18 код, пропорциональный разности uNt bNo. При этом частота генерируемых импульсов устанавливается пропорциональной величине ANj - ANo-. При .измерении температуры с первого выхода преобразователя

3на первый вход реверсивного счетчика 4 поступают импульсы, число которых пропорционально измеряемой температуре. Одновременно преобразователь 3 формирует временной интервал, пропорциональный измеряемой температуре, который поступает tia управляющий вход генератора 18, разрешая его работу, только в течении этого

интервала, а также устанавливает тириггер

7 в состояние соответствующее знаку «плюс На второй вход реверсивного счетчика и вход счетчика 6 поступают импульсы с выхода генератора 18, частота которых, будучи пропорциональной величине отклонения uN|.iNo вь|бирается такой, чтобы изменение сигнала на выходе реверсивного счет.чика осу ществлялось по линейному закону. В мо Мент времени, когда код на выходе счет чика 6 равен коду, записанному в регистру 9, срабатывает схема 8 сравнения, по сиг-налу которой формирователи 15 и 16 вырабатывают импульсы, по которым регистру 10 присваивается значение первого регистра 9, а в регистр 9 .записывается число из блока памяти, соответствующее значению отклонения л во второй градуировочной точке ta. На этом участке часто та генератора 18 пропорциональна величи -ANjI. Таким образом осушествляется переход на следующий участок ли неаризации.

При переходе на спадающий участок.

г))ункции коррекции (отклонение . точки больще, чем для/-й)на знаковом вЫ ходе сумматора 31 появляется сигнал, пере водящий триггер 7 в состояние «минус При этом импульсы, поступающие на соответствующие входы реверсивного счетчика

4н счетчика 6, начинают вычитаться-из содержимого указанных счетчиков.

По окончании временного интервала ра бота управляемого генератора 18 блокируется, счетчик 6 и триггер 7 обнуляются. Первый 9 и второй 10 регистры обнуляются.

блока памяти считывается значенне от клонения для первой фиксированной ТОЧКР которое записывается в первый 9 регистр по сигналу, вырабатываемому формирователем 15.

Наличие в предлагаемом цифровой из.мерителе температуры новых элемейтов (дополнительного счетчика, блока памяти, сумматора, управляемого генератора и вто-. рого регистра) выгодно отличает его от известного,так как позволяет повысить точность измерения температуры, обеспечить оперативную перестройку функции коррек5

ции нелинейности характеристики термопре- мерителя температуры и обеспечивает заобразователя в процессе эксплуатации, что данную точность измерения без замены элеускоряет процесс проверки и настройки из- ментов измерителя температуры.

Ш75086

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу время,импульсного преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управления, выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, -триггер, элементы задержки и формирователи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный счетчик, блок памяти, сумматор, управляемый генератор и второй регистр, вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход подключен к управляющему входу управляемого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход - с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом времяимпульсного преобразователя и вторым входом управляемого генератора, первым входом блока управления и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, вторым входом, блока управления и через первые элемент задержки и формирователь подключен к управляющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к. управляющему входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока памяти, при этом первый вы.ход времяимпульсного преобразователя подключен к входу дополнительного счетчика, выход .которого соединен с инфор.мационными входами блока памяти, а выходы блока управле СЛ ния соединены с управляющими входами дополнительного счетчика, времяимпульсного преобразователя, блока памяти и управО ляемого генератора. 00 05