Многоканальный цифровой термометр Советский патент 1987 года по МПК G01K7/32 

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и предназначено для измерения температурных полей в донных осадках морей и океанов, а также может быть использовано в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях.

Известно устройство Для измерения температур и градиентов температур, содержащее три автогенератора с термочувствительными пьезорезонаторами, один из которых расположен в первой точке, а два других во второй точке, делитель частоты, два ключа, два ч счетчика импульсов и вычислительное устройство ij .

Недостатком этого устройства является наличие только двух измерительных каналов, что не дает точного предста1вления о температурном разрезе, так как предполагает линейную зависимость температуры от глубины в донных осадках, в то время как эта зависимость является нелинейной.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мно- гокана льный цифровой термометр, содержащий автогенераторы с термочувствительными пьезорезонаторами, подключенные к входам смесителей, делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого автогенератора, счетчик импульсов, управляемый источник питания, дополнительные счетчики импульсов, триггеры, ключи, вычисли- - тельное устройство, дешифратор 2 .

Однако это устройство не позволяет измерять переходные процессы установления температур в донных осадках

что ограничивает его возможность в исследовании теплофизических свойств исследуемой среды и ведет к снижению точности измерения из-за возможности регистрации неустановившегося значения температуры.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения и регистрация процессов установления температур при внедрении термометра в донные осадки.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный цифровой термометр, преимущественно для измерения температуры донных осадков морей и океанов, содержащий автогенераторы с термочувствительными йьезорезонато- рами, подключенные к. входам блока смесителей, делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого

fO

15

20

25

автогенератора, счетчик импульсов, управляемый источник питания, введены программируемый блок управления, преобразователь параллельного кода в последовательный, блок памяти и коммутатор, входы которого соединены с выходами блока смесителей, а выход соединен с входом сче тчика импульсов, выход которого через преобразователь параллельного кода в последовательный подключен к блоку памяти, при этом выход делителя частоты соединен с входом программируемого блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, счетчика импульсов, преобразователя параллельного кода в последовательный, блока памяти и управляемого источника питания.

На чертеже приведена блок-схема многоканального цифрового термометра, содержащего пять измерительных каналов.

Многоканальньй цифровой термометр конструктивно состоит из двух частей: блока 1 измерения и блока 2 регистрации. Блок 1 измерения, погружаемый в воду, предназначен для измерения температуры в донных осадках, преобразования и хранения цифровых эквивалентов измеренных значений температур до их перерегистрации на бор- ХУ -судна. Он содержит автогенераторы 3 с термочувствительными пьезорезонаторами, расположенными в измерительном зонде на заданных расстояниях друг от друга, делитель 4 частоты, блок 5 смесителей, коммутатор 6, счетчик 7 импульсов, преобразователь 8 параллельного кода в последовательный, блок 9 памяти, программируемый блок 10 управления и управляемый источник 11 питания.

30

35

40

Блок 2 регистрации служит для перерегистрации информации, записанной в памяти блока измерения, на ленту цифропечатающего устройства. Он

включает в себя цифропечатающее устройство 12, преобразователь 13 последовательного кода в параллельный, счетчик 14 номера измерений, блок 15 управления и индикатор 16. Связь между блоком 1 измерения и блоком 2 регистрации электрическая кабельная в процессе подготовительных работ и считывания информации, а в процессе спуска аппаратуры в донные осадки и

3 .1

при проведении измерений - меха{1И- ческая с помощью троса.

Конструктивно измерительный блок состоит из измерительного зонда и электронного блока. В измерительном зонде, представляющем собой трубу диаметром 20 мм и длиной 4 м, по высоте размещены на расстоянии 1 м друг от друга шесть термочувствитель ных пьезорезонаторов, причем в середине зонда рядом размещены два пьезо резонатора. Измерительньш зонд с помощью герметизированного разъемного соединения сочленяется с электрон ным блокрм, в котором размещена вся электронная часть измерительного блока.

Для обеспечения надежного теплово го контакта термочувствительных пьезорезонаторов с измеряемой средой по лость измерительного зонда заполняется трансформаторным маслом.

Многоканальный цифровой термометр работает следующим образом.

На борту судна блок 1 измерения с помощью электрического кабеля под- ключается к блоку 2 регистрации. С помощью органов управления, выведенных на переднюю панель блока 2 регистрации, задается требуемый режим работы программируемого блока 10 управления, который обеспечивает проведение необходимого числа измерений через заданные интервалы времени.

Блок 1 измерения отсоединяется от блока регистрации 2 и начинается его спуск в воду. При погружении изме- рительного зонда в донные осадки срЯ батывает устройство включения питания . При этом управляемый источник 11 питания подает напряжение питания на автогенераторы, блок 5 смесителей и делитель 4 частоты. Остальные уз-, лы блока измерения находятся под питанием с момента включения питания на борту судна. Автогенераторы начинают вырабатывать частоты:

- f

+ k т

1- к., 1, ,

г fo2+ аТа;

fi fc,+ ,;

f4 fo4+

fof+

(1)

и fo6 + k,T,

де f,,f2,...,f6 - частоты на выходах автогенераторов;

281924

f.. Д

02

06

постоянные составляющие частоты автогенераторов;

k,,k2,...jkg - коэффициенты термочувствительности пьезорезонаторов;

.,Т- - значения температур в исследуемых точках по глубине донных осадков.

Блок 5 смесителей формирует разностные частоты

Т т

J-l -L

г

20

f5

f,,- f 1 f

f3.3

-

f2,fj - f, (2)

Делитель 4 частоты, подключенный к выходу первого автогенератора, с коэффициентом деления формирует измерительный интервал с периодом Ъ

25

30

40

45

50

No NO

f,

(3)

о

-bk,T,

Разностные частоты с выходов блока 5 смесителей поступают на вход коммутатора 6, на управляющий вход которого через программируемый блок 10 управления поступают импульсы с длительностью с выхода делителя 4., При поступлений, первого импульса на управляющий вход коммутатора с выхода коммутатора 6 на вход счетчика 7 поступают импульсы с частотой f,g в течение времени S , где происходит их накопление и преобразование в па- 35 раллельный, например, 16-разрядный двоичташ код. Задним фронтом импульса с с выхода блока 10 управления запускается преобразователь 8 параллельного кода в последовательный. Входной 16 разрядный код с выхода преобразователя 8 параллельного кода в последовательный последовательно передается в блок 9 памяти для записи и хранения. /

После записи результата измерения , с выхода первого канала аналогичным образом осуществляется запись и хранение результатов измерений по остальным каналам. Затем с заданной блоком 15 управления дискретностью осуществляется запись и хранение результатов измерения по всем измерительным каналам в последующие моменты времени.

По окончании процесса измерений блок 10 управления подает команду на управляемый источник 11 питания, по которой осуществляется обесточивание

512

всех узлов блока I измерения, кроме блока 9 памяти и программируемого блока 10 управления,

Измерительный блок извлекается из вода. На борту судна осуществля- ется частичная разгерметизация электронного блока и подключение его к блоку 2 регистрации. С помощью ручек управления блока регистрации задается режим считывания информации. При этом управляющие импульсы с выхода блока 15 управления через блок 10 управления подаются на управляющие входы блока 9 памяти и переводят его в режим считывания. При этом осущест вляется съем информации с блока 9 памяти измерительного блока и регистрация на ленту цифропечатающего устройства 12.

По результатам измерений N; , ре- шив к систем уравнений вида

P

(К

10

5 20

N,KN2KN,.

4K- SK

(, T.

: i T.

(A)

15

f,f; fi

f,5 ;

ft4 35;

ДЛЯ каждого момента времени, определяют закон изменения темнературы в каждой контролируемой точке.

Наличие в предлагаемом многока-- нальном цифровом термометре новых элементов коммутатора, блока памяти, преобразователя параллельного кода в последовательный, программируемого блока управления, выгодно отличает его от известного, так как позволяет с высокой Точностью, при минимальных аппаратурных затратах и энергозатратах наиболее оптимальным образом обеспечить измерение температур в донных осадках при глубоководных исследованиях.

Составитель В.Куликов Редактор Н.Марголина Техред Л.Олейяик Корректор М.Демчик

Заказ 7254/37 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород ул,Проектная, 4

12

16