Устройство для измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/30 

Изобретение относится к измерению температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения температурыНа чертеже изображена блок-схема устройства для измерения температуры На чертеже обозначено: 1 - термошумовой преобразователь, 2 - образцовый резистор, 3 - источник образ- цового тока, 4 - 6 - , 7 - коммутатор, включающий в себя ключи- контакты 8-11, 12 и 13 - усилители, 14 - перемножитель усредняющий АЦП двухтактного интегрирования 15,, 16 - сумматор, 17 - регистратор, 18 блок управления.

Устройство работает следующим образом.

Измерение температуры осуществля- ется за четыре цикла, двухтактного интегрирования АЦП. Во время первого цикла при первом такте интегрировани ключи 4 и 5 разомкнуты, а ключ 6 замкнут, ключи 9 и 11 коммутатора замкнуты, а ключи 8 и 10 разомкнуты. При этом напряжение на выходе интегратора АЦПг

. ii

и, -| l((Uш+U,)dt

kt,

- (иц, Un)s ч

35

де и ij) - напряжение тепловых шумов терношумового преобразователя 1;

Un - напряжение помехи, включающее в себя собственные шумы Q входных усилителей, дрейф напряжения смещения перемножающего устройства и суммарный сигнал, возникающий на выходе перемножающего уст- .- 45 ройства в результате пере« множения внутренних помех; k результирующий коэффициент передачи обоих усилителей и перемножающего устройства; eg постоянная времени первого такта интегрирования;

t время первого такта интегрирования.

55

t гг

;4-(Un+ U,.,)(Un - 0-7

При втором такте интегрирования ключи 4 и 5 замкнуты, а ключ 6 разомкнут, ключи 8 и 11 коммутатора замкнуты, а ключи 9 и 10 разомкнуты. времени на выходе АЦП

На вход АЦП при этом подается напряжение

Uj(-U:oi + и,) (и „2 + Un). (2)

где Uo IoR-1 напряжение, создаваемое протеканием образцового тока IQ источника 3 через сопротивление шумового термопреобразователя R T.; и - напряжение тепловых

шумов образцового сопротивления R с- Учитывая известное соотношение, характеризующее баланс напряжений на выходе интегратора, результирующее напряжение на выходе интегратора изменяется по закону

kt,

ktii

и г (ш+ Un) + -7Г;-(Ь п (3)

- и(и„ + и,) 0. При (i -0 t;

U -i t(U +Uj2+t,(Un-U,,)(,)

о,

где t - время второго такта интегрирования в первом цикле.

На выходе АЦП двухтактного интег- рирования формируется число-импульсный код интервала времени , определяемый из (3) :

( Un)i ,..

(и„- u.JTun ио)

которьй затем поступает в- сумматор 16.

Алгоритм преобразования во втором - четвертом циклах осуществляется следующим образом .

Во втором цикле, соответственно в первом и втором тактах замкнуты ключи 6-, 8, 11 и 4, 5, 9, 11 j разомкнуты 4, 5, 9, 10и6, 8, 10. Напряжение на выходе интегратора АЦП

соответственно -- (U п ш

времени на выходе АЦП

t гг

;4-(Un+ U,.,)(Un - 0-7)- Интервал

времени на выходе АЦП

7-2

-1У-П-1-УА1- 1

(Un +йо,)(и„ +и„)

4k i3 f

t

AT,

(9)

VRo4k

Изобретение относится к области измерения температуры и позволяет повысить точность измерения температуры за счет исключения из общего шумового сигнала составляющих собственных шумов входных усилителей, внешних помех и мультипликативных составляющих на выходе перемножителя. Устройство содержит термошумовой преобразователь 1, соединенный с контактами ключей 4 и 6, а также с одним из двух входов коммутатора 7. Второй контакт ключа 4 соединен с источником образцового тока 3. Образцовый резистор 2 соединен с одним из двух контактов ключа 5, второй контакт которого соединен с вторым контактом ключа 6 и вторым из двух входов коммутатора 7, четыре выхода которого соединены через усилители 12,13 и перемножитель 14 с последовательно соединенными усредняющими аналого-цифровым преобразователем 15 двухтактного интегрирования, сумматором 16 и регистратором 17. Выходы блока управления 18 соединены с соответствующими управляющими входами ключей 5,4 и 6, коммутатора 7, усредняющего аналого-цифрового преобразователя 15 и сумматора 16. 1 ил.

В третьем цикле соответственно в первом и втором тактах замкнуты ключи 6, 9, 10 и А, 5, 8, 10; разомкнуты 4, 5, 8, 11 и 6, 9, 11. Напряжение на выходе интегратора А11Д соответственно -i(U - П) и

--/am-- ci)( n -

01

). Интервал

на выходе А1Щ

(и -ui)t,

(Un-U,, )(Un -и в,)

В четвертом цикле соответственно в первом и втором тактах замкнуты ключи 6, 8, 10 и 4, 5, 9, 10; разомкнуты ключи 4, 5, 9, 11 и 6, 8, 11. Напряжение на выходе интегратора А1Щ

соответственно

«

- и„)и

+ Up,) (и п -и 0) а интервал t paaeH

(и„-иш)2 t,

(7)

14

(Un +U,)(Un -UoO

При суммировании кодов интервалов

в сумматоре 16 получим результирующий код, соответствующий интервалу времени

t-;4

-t,

(уп -у о г2;Ушу «,

(0, -и:,)()

Учитывая малость величины Up, T,i .. и, выражение t

тем более U „ и можно записать

л, выражение в виде

,

Цифровой код, пропорциональный измеряемой температуре Т, фиксируется регистратором 17. После фиксации регистратором результата измерения процесс измерения повторяется с первого цикла двухтактного интегрирования .

15

)

20

25

30

35

40

45

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее образцовьй резистор и термошумовой преобразователь, выполненный в виде резистора, коммутатор, первый выход которого подключен к входам первого усилителя, выход которого соединен с последовательно соединенными перемножителем, усреднякнцим аналого-цифровым преобразователем и сумматором, регистратор, блок управления, соединенный с управлякяцими входами коммутатора, усредняющего аналого-цифрового преобразователя, сумматора, и ключ, соединенный одним из контактов с термошумовым преобразователем, кроме того, второй выход коммутатора через второй усилитель подключен к второму входу перемножителя, отличающееся тем, что с целью повьш ения . точности, в него введены источник образцового тока и второй и третий ключи, причем второй контакт первого ключа соединен с источником образцового тока, а первый контакт второго ключа подключен к термошумовому преобразователю и первому входу коммутатора, образцовый резистор третий ключ .соединен с вторым входгом коммутатора и вторым контактом второго ключа, при этом управлякицие входы ключей подсоединены к блоку управления, а выход сумматора соединен с регистратором.