Устройство для измерения температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности термопреобразовате.ття. Известно-.-устройство для измерени температуры, содержащее термопреобразователь с частотным выходом, клю выход которого подключен к счетному входу счетчика, индикаторньй регистр, генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя опорной частоты, подсоединенного к входу схемы И и входу схемы управления, выходы которой подключены к входу счетчика, управляющему входу ключа и входу индикаторного регистра, запоминающий блок, вычитатель, распределитель уровней, тактирующий блок, схемы больше - меньше, две группы схем И И схемы ИЛИ l . Однако в этом устройстве коррекция нелинейности .термопреобразовате ля осуществляется путем изменения состояния счетчика на определенное число при подсчете им определенного количества импульсов. Известен цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, соединенный с входом ключа, генератор опорной частоты, соединенный с делителем частоты блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда де лителя частоты, а выходы соединены соответственно с управляющим входом ключа, генератором опорной частоты и входом установки нуля делителя ча стоты, тактирующий блок, подключенtjbifi к управляющему входу сумматора, к входам которого подключены входы преобразователя кодов, блок индикации, соединенные последовательно блок распознавания калибровочных ин тервалов температуры, блок диспетчер и электронный коммутатор, выход которого соединены с соответствуюнщми входами делителя опорной частоты, а вход блока распознавания калибровочных интервалов температур соединен с выходом блока индикации, В устройстве коррекция нелинейности частотного термопреобразовате осуществляется путем кусочно-линейной аппроксимации термочастотной ха рактеристики отрезками прямых с узлами в реперных точках 2j . Недостатком приведенных вьппе устройств является их сложность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты з . Однако известное устройство при работе с термодреобразователями, имеющими нелинейную термочастотную характеристику, имеют узкий диапазон измерения и низкую точность, Цель изобретения - расширение диапазона измерения и увеличение точ- . ности изгмерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения 1 температуры, содержащее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, введены блок памяти, два компаратора и регистр, тактовый вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика базы времени, выходы подключены к адресным входам блока памяти, а входы подключены к выходам счетчика вычитания начальной частоты, соединенным с первыми входами первого компаратора, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а вторые входы первого компаратора подключены к первым выходам блока памяти, вторые выходы которого-соединень с первыми входами второго компаратора, вторые входы которого соединены с выходами счетчика базы времени, а инверсный выход подключен к управляющему входу первого ключа. 3 На фиг.1 представлена блок-схе ма устройства; на фиг. 2 - термоча стотная характеристика устройства. Устройство для измерения температуры содержит преобразователь 1 температуры в частоту, например ге нератор, в частотнозадающую цепь которого включен термопреобразователь сопротивления или термочувствительный пьезорезонатор, первый ключ 2, второй ключ 3, третий ключ 4, счетчик 5 результата измерения, блок 6 индикации, счетчик 7 вычита ния начальной частоты, генератор 8 опорной частоты, счетчик 9 базы времени, регистр 10, блок I1 памяти, первый и второй компараторы 12 и 13. Устройство работает следующим о разом. Весь диапазон измерения темпера туры разбивается на поддиапазоны, каждый из которых может быть аппро симирован линейным отрезком, например АВ, ВС и т.д. (фиг. 2). На каждом i-ом поддиапазоне (i 1, 2,...) зависимость выходной ча стоты преобразователя 1 от темпера туры t выражается формулой f; aj4b;t, . . () где aj и bj - постоянные коэффициен ты. При работе устройства в счетчик 5 результата за интервал времени Т должно поступитьN импульсов ,T a;T4b T t (2) Длительность интервала времени Т зависит от опорной частоты f ген ратора 8 и от кода NJ,;, выдаваемого &ПОКОМ 11 памяти на первые входы ко паратора . В этом случае выражение (2) имеет вид + Ь; bL к IK Из этого выражения видно, что дл получения однозначного соответствия между результатом счетчика 7 и температурой «надо выбирать Ыц таким, чтобы () и вычитать из результата величину ( f), которая определяется крдом, выдаваемым блоком памяти на вторые входы компаратора 12. Величиной N,можно изменять таким образом наклон линей ного участка, а величиной N - его начальный сдвиг. 44 При включении устройства, после установки счетчиков 5, 7 и 9 в нулевое состояние (цепи установки счетчиков в нулевое состояние не. показаны), открываются ключи 2 и 4 и закрывается ключ 3. При этом счетчик 9 базы времени начинает подсчет импульсов от генератора 8 опорной частоты, а счетчик 7 вычитания начальной частоты начинает подсчет импульсов от преобразователя 1 .После подсчета счетчиком 9 определенного количества импульсов п (, на его промежуточном выходе появляется сигнал, по которому в регистр 10 записывается промежуточный код q с выхода счетчика 7. С выходов регистра 10 этот код передается на адресные входы блока II памяти. В соответствии с кодом q, которым определяется номер поддиапазона измерения, блок 11 памяти выдает на вторые входы компаратора 12 код, соответствующий числу NQ, а на первые входы компаратора 13 - код, соответствующий числу N,-. Тем временем счетчик 7 продолжает подсчет импульсов до количества Ngj, после чего с появлением сигнала на выходе компаратора 12 открывается ключ 3, а с исчезновением сигнала на его инверсном выходе закрьгоается ключ 4. Счетчик 5 результата начинает подсчет импульсов преобразователя 1 температуры в частоту и продолжает его до тех пор, пока содержимое счетчика базы времени не станет равным . После этого срабатывает компаратор 13, по сигналу с которого ключ 2 закрывается. На этом цикл измерения закончен. Результат счетчика 5 индицируется блоком индикации. Точность устройства зависит от ыбранного количества линеаризирущих отрезков характеристики теропреобразователя в диапазоне измеения, а также от чувствительности ермопреобразователя. Наличие в устройстве новых элеентов - блока памяти, регьч:тра, омпараторов позволяет работать с реобразователями, имеющими нелинейую зависимост; выходной частоты от емпературы, при этом наряду с поьппением точности измерения достиается расширение диапазона измеяемых температур-.

Фиг.1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержашее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком-индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через, третий ключ соединен с вьгходом первого ключа, счётчик базы времени, вход которого соединён с выходом генератора опорной частоты, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и увеличения точности измерения, в него введены блок памяти, два компаратора и регистр, тактовый вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика базы времени, выходы подключены к адресным входам блока памяти, а-входы подключены к выходам счетчика вычитания начальной частоты, соединенным с первыми входами первого компаратора, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а вторые входы первого компаратора подключены к первым выходам блока памяти, вторые выходы которого соединены с первыми входами второго компаратора, вторые входи которого соединены с выходами счетчика базы времени, а инверсный выходподключен к управляющему входу первого ключа. Од 00 Од