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

Изобретение относится к темпера- , урным измерениям, в частности к стройствам для измерения температуы с коррекцией нелинейности харакеристики термопреобразователя, и 5 ожет быть использовано при точных змерениях температуры с представлением результата измерения в цифровой| орме,

Известно ycTpoiicTBO для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, подключенный к входу преобразователя сигнала термопреобразователя во временной .интервал, выход которого подключен к управля- 5 ющему входу , соединяющего генератор счетных импульсов с двоич- ио-десятичпым счетчиком, информационный вход Которого соединен с выхоом блока памяти, а выход подключен кблоку цифровой индикации, двоичньй счетчик, вход которого соединен с выходом ключа., а выход подключен к адресному входу блока паМяти, В этом устройстве линеаризация характе- ристики термопреобразователя осугдествляется путем добавления корректирующих чисел, хранящихся в блоке памяти, к результату измерения LIJ.

Однако оно не может обеспечить 30 высокой точности измерения в случае использования термопреобразователя с сильно выраженной нелинейной характеристикой.

Известно устройство для измерения 35 температуры, содержащее преобразователь, температуры в частоты, выход которого через, ключ подключен к счетчику импульсов, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен 40 с выходом преобразователя температуры в частоту, а выход через блок управления частотой подключен к управ.ляющему вкоду генератора, выход ко- , торого через формирователь подключен 45 к управлякидему входу ключа. В этом устройстве линеаризация характеристики термопреобразователя осуществляется путем изменения длительности измерительного интервала, в течении кото-50 рого осуществляется подсчет импульсов с выхода преобразователя температуры в частоту. ,

Однако цифроаналоговый преобразователь должен формировать сигнал, порциональ1ньй отклоне1шю .выходного сигнала термопреобразователя от ли нейной .зависимости, что трудно выполнимо при использовании термопреобразователя с сильно выраженной нелинейной характеристикой.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенньм в частотнозадающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи под.кгаочен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитани начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверстай выходы соответственно соединены с управляющими входами второго и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управлякхцему входу первого ключа СЗ.

Недостатком устройства является то, что оно не может обеспечить высокой точности измерения в широком интервале температур при работе с термопреобраэователями,имеющими нелинейную характеристику преобразования .

Цель изобретения - повышение TOXI, ности измерения и растирения диапа зона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-заданяцую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты,, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управляющими входами второ.го и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, введены дополнителый1й счетчик, коммутатор и резисторЫ, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, управляющий вход которого соединен с ВЬЕХОДОМ дополнительного счетчика, вход которог соединен с промежуточным выходсу счетчика результата измерения. На фиг.1 приведена блок-схема уст ройства на фиг.2 - термочастотная характеристика генератора 2. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, включенный в частотнозадающую цепь генератора 2, резисторы 3, включенные через коммутатор 4 в частотно-задакщую цепь генератора образцовой частоты 5, первый ключ 6, второй ключ 7, третий ключ 8, счетчик 9 результата блок 10 цифровой индикации, счетчик 11 вычитания начальной частоты, счет чик 12 базы времени и дополнительный счетчик 13. Вход счетчика 13 соединен с промежуточным выходом счетчика 9 результата, -в качестве которого может быть использован какой-нибудь информационньш выход или выход переноса с младшей декады на старшую. Устройство может быть целиком выполнено на обычных серийных микросхе мах. Для уменьшения влияния изменений температуры- окружающей среды, а также изменений напряжения питания на точность измерения, генераторы 2 и 4 следует выполнять по одной и той же схеме на активных элементах, расположенных в одном корпусе интегральной микросхемы. Устройство работает следунщим образом. Весь диапазон измеряемых температур разбивается на поддиапазоны, чис ло которых определяется требуемой точностью измерения температуры. В каждом поддиапазоне термочастотная характеристика генератора 2 аппрокси мируется линейной зависимостью вида ft (t)at,+b-.t. где н bi - постоянные коэффициенты ,2,...,п,п - номер поддиапазо Предположим, что измеряемая темпе,ратура находится в пределах первого поддиапазона АВ (фиг.2). Если подсчитывать импульсы от генератора 2 за , базовый интервал времешг Т ./fi , где NK - емкость сче.тчика базы време- :ни, а f - частот.а генератора образт цовой частоты, то результат счета pablf(t). + 704 Из выражения (2) видно, что для получения однозначного соответствия мегкду результатом счетчика 9 и температурой надо иметь Ь ,1, что может быть достигнуто соответствующим выбордм частоты f i « путем изменения величины резистора в частотно-задающей цепи генератора 3, а также вычитать из результата счета величину ./f|. Величину NO определяет емкость счетчика вычитания начальной частоты 11. В начале цикла измерения счетчики 9, 11, 12 и 13 устанавливаются в нулевые состояния (установочные цепи не показаны). При этом в частотнозадающую цепь генератора 4 включается первьй резистор, так что его частота равна f; , ключи 6 и 8 открьшаются, а ключ 7 закрьшается. Импульсы с выхода генератора 2 с частотой следования f(t) поступают через открытые ключи 6 и 8 на вход счетчика 11 вычитания начальной частоты. При поступлении на вход счетчика NO импульсов он переполняется и в момент переполнения по сигналам с его выходов ключ 7 открывается, а ключ 8 закрьшается. Импульсы с выхода генератора 2 через ключ 6 и 7 начнут поступать на вход счетчика результата измерения. При интервал времени -(т ff)} - емкость счетчика базы времени. 12, на его вход поступит, число импульсов« : - )-- Предположим измеряемая температура находится в пределах второго поддиацазона. Для этого поддиапазона зависимость выходной частоты генератора 2 от температуры может быть представлена в виде fi (t) aj+bj , + ( ) t,+Ьг t, (4) где a и bj - постоянные коэффициенты, t - температура в точке В градуировочной характеристики. Этой температуре соответст.вует исло Nn на промежуточном выходе счетчика 9 результата измерения. При измерении температуры в момент остижения счетчиком 9 значения Nt по сигналу с его промежуточного выхода произойдет изменение частоты генератора 5 со значения f на зна4eiwe f1. При этом за измерительный интервал, определяемый счетчиком 12 базы времени, счетчик 9 подсчитьгоает число импульсов N,, равное величине f,a) ) tV i -Nni- -biNn1 r-6r т -Lт 7. Если частоту генератора fj выбра равной значению , то результат измерения будет прямо пропорционале измеряемой температуре. Если измеряемая температура нахо дится в пределах третьего участка то в момент достижения счетчиком ре зультата значения Nn частота гене ратора 5 изменится со значения г н значение fj. При выполнении условия результат измерения также будет прямо пропорционален измеряемой температуре. Таким образом, переключение с одного линейного участка характеристики на другой производится после определенного количества импульсов, отсчитьшаемых в счетчике результата, после чего на его промежуточном выходе появляется сигнал, которьй переключает дополнительный счетчик на .следующую позицию, а тот определяет частоту перестраиваемого генератора в соответствии с соотношением f N Наличие в устройстве новых элементов - дополнительного счетчика, коммутатора перестраиваемого генератора и новых связей между элементами устройства, выгодно отличает его от прототипа, так как позволяет при минимальных аппаратурньбс затратах значительно повысить точност измерения и расширить диапазон измеряемых температур.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕШЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-задающу.ю цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управлякмцими входами второго и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения, в него введены дополнительньй счетчик, коммутатор и резисторы, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, (Л управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика, вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика результата измерения. ел ел с