Многоканальный цифровой термометр Советский патент 1986 года по МПК G01K7/32 

I,

Изобретение относится к области теплотехнических измерений к пред| аз начено для цифрового измерения температурных полей в донных осадках морей и океанов, а также может быть использовано в различных отраслях промышленности и в научных исследо- ванияк,

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

На черте5ке изображена блок-схема многоканального цифрового термометра.

Многоканальный цифровой термометр содержит первьш автогенератор 1с термочувствительным пьезорезонатором размещенным в первой точке 2 исследуемой среды, второй 3 и третий 4 автогенераторы с термочуйствительны- ми пьезорезонаторами, paзмeщeнны ш во второй точке 5 исследуемой среды, четвертый 6 автогенератор с термо- чувст вительным пьезорезонатором, размещенным в третьей точке 7 исследуемой среды, смесители 8 - 0, дели- тель 11 частоты, первый 12, второй 13, третий 145 четвертый 15, пятый 16, шестой 17, седьмой IS, восьмой 9 и девятьй 20 ключи, первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 счетчики импульсов 5 реверсивный счетчик 25 импульсов, первьм 26, второй 27, третий .8, четвертый 29 и пятый 30 триггер э1, инвертор 31 , дешифратор 32, реле 33 времени, электронный ключ 34, вычислительный блок 35, а также (не показаны) источник питания всех блоков, блок индикации и пульт управления устройством.

Конструктивно цифровой термометр может быть выполнен в виде измерительного зонда с термочувствительным пьезорезонаторами, соединённого с корпусом, внутри которого размешены все остальные блоки термометра.

Термометр работает следую щим образом;

При достижении определенной глу- бин1) термометром электронное реле 33 с ключом 34 обеспечивают подачу напряжения питания на все элементы устройства и установку их в исходные состояния.

Автогенераторы 1, 3, 4 и б начинают вырабатывать частоты f , f, f и f,

f f К t,{ ; fa,- &,+

(1)

728 . : 2 :ГЗ Гоэ+ Kjtj;

fi Kijtij,

где f, .foj., fo3, fofi - постоянные составляющие частоты автогенераторов;

К , К 2.5 К и, 10: - коэффициенты термочувствительности пьезо резонаторов;

t , tg,, tj - значения ратур в первой 2, второй 5 и третьей 7 точках измерения.

Смесители 8-10 формируют разностные частоты , и

fij 1 3 w ob K t -К,,+ -Kjti;, fii fa -f ;pfd2-foi.,+ , , , +

+Kyts - K,

f.f/, f -f f«4 iAii+5f- t4--K/ t5 A : -I+K: t -Kijtjj., (2)

Однако сигналы с выходов смесителей на счетчики 21,22 и 24 не проходят,: так как ключи 12, 13 и 17 закрыты сигналом с В 1хода три1те- ра 29.

Делитсшь 1 с коэффициентом деления Ни формирует измерительньй временной интервггл с периодом

Ло

Н

fi

foi+

(3))

Ключ 18 начинает пропускат) на вход реверсивного с четчика 25 частоту и, н:аждый раз с приходом очередного импульса измерительного временного интервала в течение времени . Одновременно импульсы измерительного временного интервала поступают на триггер 26, которьш /правляет реверсом реверсивного счетчика 25, так, что с приходом каж,дого яечетного импульса измерительного временного интервала реверсивный счет- чнк 25 считает в направлении сложения , а с приходом каждого четного лмпульса он считает в направлении вычитания, С приходом первого им- гчульса измерительного временного ин- ревапа на прямом выходе триггера 26 устанавливается логическая единица,, которая устанавливает триггер 27 в состояние логргческой вдини) на все

время измерения. Триггер 27 введен в схему для того, чтобы в исходном состоянии не сработал ключ 16, опрашивающий состояние дешифратора 32. После окончания каждого четного импульса измерительного временного интервала осуществляется опрос состояния дешифратора 32 с помощью ключа 16 и затем установка реверсивного счетчика 25 в исходное состояние. На выходе дешифратора логическая единица появляется только тогда, когда в реверсивном счетчике зафиксировано число импульсов меньше наперед заданного числа (соответствующего заданной погрешности установления температуры).

С появлением логической единицы на выходе дешифратора в момент окончания очередного четного импульса из мерительного временного интервала срабатывает ключ 16, на его выходе появляется лот ическая единица, которая устанавливает триггер 28 в состояние логической единицы по прямому ВЫХОДУ и в состояние логического нуля по инверсному выходу. Логическая единица на прямом выходе триггера 28 открывает ключ 19 для прохождения импульсов измерительного временного интервала на счетчик 23 импульсов с коэффициентом пересчета дч а.

После прохождения двух импульсов счетчик 23 устанавливается в состояние логической единицы. Если в это же время ключ 16 подтверждает единичное состояние дешифратора 32, то триггер 28 вновь устанавливается в состояние логической единицы по инверсному выходу. Это гововит о том, что в течение двух циклов подряд анализа переходных процессов установления температуры подтвердилось состояние окончания переходных процессов с заданной погрешностью. Необхо- димость подтверждения состояния окончания переходных процессов два раза подряд обусловлена влиянием случайны погрешностей на работу анализатора п

реходных процессов. После двукратногогл ментов - четвертого автогенератора

подтверждения окончания переходных .процессов ключ 20 устанавливается в состояние логической единицы, триггер 29 устанавливается в состояние логической единицы по прямому выходу 55 тем самым подготавливая ключи 12, 13, 15 и 17 к передаче информации, и устанавливается в состояние логис термочувствительным пьезорезонато ром, смесителей, дополнительных триггеров, ключей, счетчиков импуль сов, инвертора - выгодно отличает его от известного устройства, так как позволяет повысить точность изм рения температуры и расширить сферу применения термометра.

ческого нуля по инверсному выходу, закрывая ключ 18, тем самым отключая анализатор переходных процессов. С приходом очередного нечетного импульса измерительного временного интервала на ключи 12, 13 и 17 через них начинают проходить частоты -ij ii( на счетчики 21, 22 и 24 соответственно в течение времени Т/2. За это время в счетчиках зафиксировано соответственно Nj , N2. и N3 импульсов:

-2fj 2Г - к;11Г (.-Kjta);

Sr. 2rrJ|-tZT -

0

5

0

5

0

Ntf

2Г1Гг+Щ1Т .

(A)

Сразу после окончания импульса длительностью tT/2 ключ 15 открывается, на его выходе появляется логическая единица, которая устанавливает триггер 30 в состояние логи - ческого нуля, которое закрывает ключ 14 для дальнейшего прохождения импульсов измерительного временного интервала на схему и через электродный ключ 34 схемы включения питания обесточивает все -элементы термометра за исключением счетчиков 21, 22 и 24 импульсов и вычислительного блока 35, в котором решается система трех уравнений (4) относительно t,j , t и и t3. Вычисленные значения температур запоминаются в вычислительном блоке 35.

Через заданное время начинается подъем термометра на борт судна. После подъема открывается доступ к пульту управления и блоку индикации, с помощью которого осуществляется съем запомненных в вычислительном блоке 35 Показаний значений температур t , ti и t} .

Наличие в термометре новых элес термочувствительным пьезорезонато- ром, смесителей, дополнительных триггеров, ключей, счетчиков импульсов, инвертора - выгодно отличает его от известного устройства, так как позволяет повысить точность измерения температуры и расширить сферу применения термометра.

Редактор Я. Тупица

Составитель В. Кулико1в Техред О.Гортвай

Заказ 3690/37Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-йолиграфическое предприятие, г, Ужгорюд, ул. Проектная, 4

Корректор 5. Пожо