Цифровой термометр Советский патент 1985 года по МПК G01K7/32 

1 Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым термометрам, содержащим термопреобразователь с частотным выходом, например термочувствительный кварцевый резонатор. Известен цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, выход которого подключен через последовательно сое диненные ключ и тактирующий блок к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом блока инди кации, второй вход через схему преобразования кодов подключен к перво му выходу делителя частоты, второй выход которого подключен к входу блока управления, выходы которого соединены соответственно с управляю щим входом ключа, входом сброса делителя частоты и третьим входом сум матора, а также через генератор опо ной частоты с тактовым входом делит ля через генератор опорной частоты тактовым входом делителя частоты, ответствующие входы которого через последовательно соединенные электро ный коммутатор, блок-диспетчер и блок распознавания калибровочных ин тервалов температуры подключены к выходу блока индикации t Известный термометр характеризуется сравнительно высокой сложностью и, вследствие этого недостаточной надежностью. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом подклю ченный к счетному входу счетчика результата с индикатором через ключи, которые могут и отсутствовать при использовании управляемого счет чика, генератор опорной частоты, подключенный через формирователь вр менного интервала (счетчик базы вре мени) к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом счетчика результата С 23. Данньй цифровой термометр имеет невысокую точность измерения, ограниченную нелинейностью термочастотн характеристики термопреобразователя Цель изобретения - повьппение точ ности измерения путем учета нелиней ности характеристики термопреобразо вателя . 9 . 2 Поставленная цеЛь достигается, тем, что в цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к счетному входу счетчика результата, и генератор опорной частоты, подключенный через формирователь временного интервала к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управяющим входом счетчика результата, введены дополнительный счетчик, блок памяти и блок сдвига частоты, первый вход которого соединен с вькодом термопреобразователя, а управляющий вход соединен с вторым выходом блока управления, соединенным через блок памяти с первым входом дополнительного счетчика, второй вход которого соединен с вторым входом блока уп-. равления и вькодом блока сдвига час-, тоты, третий вход соединен с третьим выходом блока управления, а выход подключен к третьему входу блока управления, четвертьш вькод которого ; подключен к управляющему входу форми рователя временного интервала. Блок сдвига частоты вьтолнен в виде последовательно соединенных коммутатора, многочастотного генератора и смесителя, выход которого соединен с выходом блока сдвига частоты, а вход коммутатора и второй вход смесителя подключены соответственно к управляющему и первому входам блока сдвига частоты. На чертеже представлена структурная схема цифрового термометра. Предлагаемый цифровой термометр содержит термопреобразователь 1. с частотным выходом, генератор 2 опорной частоты, счетчик 3 результата, дополнительный счетчик 4, формирователь 5 временного интервала, блок 6 управления, блок 7 памяти и блок 8 сдвига частоты, содержащий, в свою очередь, коммутатор 9, многочастотный генератор 10 и смеситель 11. Цифровой термометр работает следующим образом. Термочастотная характеристика термопреобразователя может быть представлена в виде g f St+/(i) , (11 где f - частота на выходе термопреобразователя;1 fp - начальная частота термопре образователя; 5 - крутизна преобразования; t - измеряемая температураj V(t) - функция, описывающая нелине ность термопреобразователя В предлагаемом термометре учет разброса и изменений характеристики термопреобразователя по начальной частоте f и крутизне преобразо вания, а также линеаризация его характеристики основаны на нелинейном преобразовании выходной частоты термопреобразователя в код по зависимости следующего вида: .Tf V (f -fjJ где N - выходной код термометр ; NQ- начальное смещение, кода; Т - длительность измерительног интервала времени, в течен которого производится пере счет импульсов с выхода те мопреобразователя; Тр - постоянный интервал времени-, М - количество слагаемых этало ного интервала времени, дл тельность которых зависит от g i N. - коэффициенты пропорциональ ности (целые числа); i - ПОСТОЯННЫ частоты. Изменение начальной частоты термопреобразователя может быть скомпенсировано подбором соответствующей величины NQ , а разброс крутизны преобразования - подбором величины Тр. Что же касается нелинейное ти термопреобразоватёля; то она может быть скомпенсирована в нужной степени путем подбора величин N и Цикл измерения протекает следующим образом. В начале каждого цикла измерения счетчик 3 результата и формировател 5 временного интервала, в качестве которого, как и в прототипе, может быть использован обычный счетчик, устанавливаются по командным импульсам с блока 6 управления.в начальное состояние с записанным кодом 1Чд и Т соответственно. На втором выходе блока 6 устанавливается код, двоичный или унитарный, соответствукиций первому слагаемому .4 суммы в выражении (2). При этом коммутатор 9 подключает к частотозадающему выводу многочастотиого генератора 10 частотозадающую цепь с соответствукицими генерации на частоте параметрами, а на выходе блока 7 памяти появляется код, равный N, который по импульсу.с третьего выхо- да блока 6 записывается в дополнительный счетчик 4. На выходе смесителя 11 в это время устанавливается разностная частота (g - f ), по первому импульсу которой блок 6 управления снимает блокировку счета со счетчика 4 и формирователя 5, кото рые осуществляют пересчет импульсов разностной и опорной частот соответственно. По поступлении с выхода смесителя 11 на тактовый (второй) вход дополнительного счетчика 4 N импульсов разностной частоты этот счетчик достигнет нулевого состояния и выдаст со своего выхода на третий вход блока 6 осведомительный сигнал, по которому блок 6 произведет следующие операции: -запретит пересчет импульсов опорной частоты формирователем 5J -подаст на свой второйвыход код, соответствующий следующему слагае-мому суммы в (l)i -вьщаст со своего третьего выхода на третий вход дополнительного счетчика 4 сигнал, строб.ирукиций в него .запись с выхода блока 7 кода, равного N , -по появлении на выходе смесителя 11 первого импульса установившейся разностной частоты (Е - ) вновь деблокирует дополнительный счетчий 4 и формирователь 5. Все описанные действия будут повторены до исчерпания всех слагаемых в формуле (1), т.е. М раз. Поскольку длительность i-ro подинтервала времени, в течение которого разрешена работа формирователя временного интервала, равна т i I (3) °( то к моменту окончания М-го подынтервала в формирователе 5 будет накоплен код 7tJ, Nj могут быть как положительными, ак и отрицательными целыми числами/ в случае наличия в сумме формулы

1. ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к счетному входу счетчика результата, и генератор опорной частоты, подключенный через формирователь временного интервала к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом счетчика результата, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшения точности измерения путем учета нелинейности характеристики термоЛ1 еобразователя, в него введены дополнительный счетчик, блок памяти и блок сдвига часто-й, первый вход которого соединен с выходом термопреобразователя, а управляющий вход соединен с вторым выходом блока управления, соединенным через блок памяти с первым -входом дополнительного счетчика, второй вход которого .соединен с вторым входом блока уп- равления и выходом блока сдвига частоты, третий вход соединен с третьим выходом блока управления, а выход подключен к третьему входу блока управления, четвертый выход которого подключен к управлянщему входу формирователя временного интервала. 2, Термометр по п. 1, отли(Л ч ающийся тем, что блок сдвига частоты выполнен в виде последовательно соединенных коммутатора, многочастотного генератора и смесителя, выход которого соединен с вы:- ходом блока сдвига частоты, а вход коммутатора и второй вход смесителя, подключены соответственно к управля00 ющему и первому входам блока сдви га частоты. 00 со ;о