Преобразователь температуры в цифровой код Советский патент 1987 года по МПК G01K11/24 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для изм ерения температуры в жидкостях или газах при помощи ультразвука.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже приведена функциональная схема магнитострикционного преобразователя температуры в цифровой код.

Магнитострикционный преобразователь температуры в цифровой код содержит генератор 1 импульсов цикла, триггер 2, первый 3 и второй А счетчики импульсов, элемент ИЛИ 5, первый элемент И 6, усилитель 7 записи, входной Магнитострикционный преобразователь 8, расположенный на звуко- проводе 9 из магнитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителях 10,1 и 10,2, выходной Магнитострикционный преобразователь 11, усилитель 12 считывания, второй элемент И 13, дешифратор 14, инвертор 15, третий элемент И 16, генератор 17 счетных импульсов и блок 18 индикации

Устройство работает следующим образом.

Чувствительным элементом магнитострикционного преобразователя температуры в цифровой код является звуко- провод 9, который помещают в среду, температуру которой необходимо измерить. Первый импульс (старт-импульс) с выхода генератора импульсов цикла I, определяюгцш начало первого цикла измерения температуры, устанавливают в нулевое состояние счетчики 3 и 4 импульсов, а также триггер 2, После этого выход триггера 2 будет разрешающим для элемента И 16 и поэтому импульсы с выхода генератора 17 счетных импульсов проходят через открытый элемент И 16 и поступают на счетный вход счетчика 4 импульсов. Кроме этого, старт-импульс с выхода генератора 1 импульсов циклов проходит через элемент ИЛИ 5, через усилитель 7 записи и поступает на входной Магнитострикционный преобразователь 8.

Под действием этого усиленного импульса в звукопроводе 9 в зоне прямого преобразования 8 вследствие прямого эффекта магнитострикции возникает импульс механического напряжения. Этот импульс распространяется по звукопроводу 9 со скоростью звука

10

поступает в зону обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя 11, где вследствие обратног о эффекта магнитострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс усилителем 12 считывания. Этот импульс задерживается по отношению к старт-импульсу при номинальной температуре на время

lad

е ,«

где 1,я - длина звукопровода между входным 8 и выходным 11 магнитострикционным преобразователями;скорость звука. Изменение окружающей температуры на й.Т° относительно номинальной вьк- зывает дополнительное изменение времени задержки на величину

-эв

V,e 5

0

5

&t

э°

аг

лТ где f

У

Т° -jqi

ЛТ;

-н

температурный коэффициент задержки звукопровода;

Tj, - измеряемая температура;

Т - номинальная температура.

Таким образом, на выходе усилителя 12 считывания появляется первый импульс, который задерживается по отношению к старт-импульсу с учетом изменения окружающей температуры на время

0

5

0

5

t.

t.

t ай т

Этот импульс поступает на первые входы элементов И 6 и 13, На второй вход элемента И 13 поступает запрещающий потенциал с выхода инвертора 15, на вход которого поступает потенциал с (n-l)-ro выхода дешифратора 14, и поэтому на вьсходе элемента И 13 отсутствует импульс. В то же время на второй вход элемента И 6 поступает разрешающий потенциал с (n-l)-ro вы- хода дешифратора 14 и поэтому импульс, снимаемый с усилителя 12 считывания, проходит через элементы И 6, ИЛИ 5, затем поступает на усилитель 7 записи и, совершив циркуляцию по указанной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 12 считывания через время 2t относительно старт- импульса, являясь вторым в частотной последовательности. Этот второй импульс, вновь совершив циркуляцию по

указанной цепи, появляется на выходе усилителя 12 считывания через время 3ty относительно старт-импульса и т.д.

Таким образом, на выходе усилителя 12 считывания формируется последовательность импульсов с периодом повторения, равным t . Эти импульсы подсчитываются счетчиком 3 импульсов причем (п-1)-й импульс этой последовательности проходит через элемент ИЛИ 5 и далее по цепи циркуляции и, кроме этого, поступая на вход счетчика 3, вызывает появление на (п-1)-м выходе дешифратора 14 запрещающего потенциала для элемента И 6, а на выходе инвертора 15 появляется разрешающий потенциал для элемента И 13. После этого цепь циркуляции импуль- сов разрывается и очередной импульс ( стоп-импульс ) , появляюудийся на выходе усилителя 12 считывания через время ntу относительно старт-импульса, проходит только через элемент И 13 на вход триггера 2, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 16 закрывается и прекращается пр- ступление импульсов с генератора 17 счетных импульсов на вход счетчика 4, после чего первый цикл измерения температуры заканчивается. Счетчик 4 импульсов преобразует интервал времени между старт- и стоп-импульсами.

равный nt«, в число импульсов, зафик- с, соединен со счетным входом первосированное в нем:

ntvj П , tt

n

t

32l( 1

j :i Tjod

+ y&T°

o3

iil Г 1 + (T - T° )1 u „ L ц -LH J

V.fc

где t,

- период повторения импульсов генератора 17.

Отсюда следует, что цифровой код N, зафиксированный в счетчике 4 импульсов, зависит пропорционально от изменения лТ измеряемой температуры относительно номинальной температуры и, следовательно, однозначно определяет измеряемую температуру Т„ . Чем большими будут использоваться числа п, 1 g и Y чем меньщим будет t , тем будет больщим цифровой код N, а следовательно, тем выше будет точность преобразования температуры в цифровой код. Показание счетчика 4

импульсов выдается на блок 18 индикации в единицах температуры.

С приходом следугащет о импульса с выхода генератора 1 импульсов циклов начинается следующий цикл измерения температуры и т.д. Для надежной работы устройства необходимо, чтобы

Тгги 7

nt.

- период повтоtf н

С генератора

v 5 где рения импульсов

Предлагаемый магнитострикционный преобразователь температуры в цифровой код характеризуется более высокой надежностью работы, так как он имеет более простую конструкцию. Кроме этого, точность измерения температуры в предлагаемом устройстве может быть значительно выше по сравнению с прототипом, в связи с тем, что в предлагаемом устройстве требуемая точность измерения температуры достигается путем задания соответствующих параметров устройства: п, 1

ft

V и t

Формула изобретения

Преобразователь температуры в цифровой код, содержащий звукопровод, входной и выходной магнитострикцион- ные преобразователи, усилитель считывания, вход которого подключен к выходному магнитострикционному преобразователю, а выход соединен с первым входом первого элемента И, выход кото0

го счетчика импульсов, генератор импульсов цикла, триггер и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий элементы И, инвертор, второй счетчик импульсов,дешифратор,генератор счет- . Hbtx импульсов , два глушителя , усилитель записи И, элемент ИЛИ, выход которого - g соединен с входом усилителя записи,первый вход подключен к выходу генератора импульсов цикла, соединенному с входами обнуления первого и второго счетчиков импульсов и триггера, а второй вход соединен с выходом первого элемента И и счетным входом первого счетчика импульсов, выход через дешифратор подключен к второму входу первого элемента И, соединенному через инвертор с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу усилителя считывания, а выход соединен со счетным входом триггера, выход которого подключен к первому

0

5

513486676

входу третьего элемента И, второй входмагнитострикционному преобразователю,

которого соединен с выходом генерато-расположенному совместно с выходным

ра счетных импульсов, а выход подклю-магнитострикционным преобразователем

чен к счетному входу второго счетчикана звукопроводе из магнитострикционноимпульсов, выход которого соединен сго материала, концы которогб зажаты

блоком индикации, при этом выход уси-в глушителях, лителя записи подключен к входному

Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения - повьппение точности измерения. На выходе усилителя 12 считывания формируется последовательность импульсов с периодом повторения t. Эти импульсы подсчитываются счетчиком 3 импульсов, га ± п-1-и импульс этой последовательности проходит через элемент ИЛИ 5 и далее по цепи циркуляции и, поступая на вход счетчика 3, вызывает появление на n-1-M выходе дешифратора 14 запрещающего потенциала для элемента И 6, а на выходе инвертора 15 появляется разрешающий потенциал для элемента И 13. После этого очередной п-й импульс, появляющийся на выходе усилителя 12 считывания через время nt относительно старт-импульса, проходит только через элемент И вход триггера 2, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 16 закрывается и прекращается поступление импульсов с генератора 17 счетных импульсов на вход счетчика 4. Цифровой код, зафиксированный в счетчике 4, зависит пропорционально от изменения измеряемой температуры относительно номинальной температуры и определяет измеряемую температуру . ил. § (Л ут /и О5 4 00 05 О) 4 J 8