Цифровой термометр Советский патент 1991 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к цифровой термометрии и может быть использовано при создании дешевых термометров, работающих в комплекте с первичными преобразователями температуры, имеющими нелинейную характеристику.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путем уменьшения ошибки измерения, вызванной нелинейностью термопреобразователя, при одновременном упрощении термометра.

На фиг.1 представлена блок-схема цифрового термометра; на фиг, 2 - функциональная схема блока кусочно-линейной аппроксимации.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1, например термоэлектрический; согласующее устройство 2, усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь 4, источник 5 образцового напряжения, блок 6 кусочно-линейной аппроксимации и цифровой индикатор 7.

Блок б кусочно-линейной аппроксимации содержит п выпрямителей 8,18.п, где

п - число участков кусочно-линейной аппроксимации, первые входы которых соединены с входом блока, вторые входы соединены с источником 9 образцового отрицательного напряжения, а выходы подключены к п входам сумматора 10, (п +1) -и вход которого подключен к входу блока,а его выход - к выходу блока.

Каждый выпрямитель Ь содержит опе- рационный усилитель 11, неинвертирующий вход которого подключен к общей точке термометра, резисторы 12-15, диоды 16 и 17.

Сумматор 10 содержит резисторы 18, 19.119.(п+1).

Согласующее устройство 2 должно обеспечивать преобразование сигнала с термопреобразователя в напряжение, равное нулю при нулевой температуре и увеличивающееся при увеличении температуры. Его конкретная конструкция зависит от типа используемого термопреобразователя.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Напряжение с выхода согласующего устройства 2, зависящее от температуры t термопреобразователя 1, поступает через усилитель 3 с коэффициентом усилителя К на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 4 и на вход блока 6 кусочно-линейной аппроксимации. Напряжение на выходе усилителя 3 Uaft) имеет нелинейную зависимость от измеряемой температуры. Характер нелинейности напряжения на выходе усилителя 3 идентичен

статической характеристике термопреобразователя 1. Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует напряжение с выхода усилителя 3 Ua(t) в цифровой код N:

м- U3(t)-K из(О-К

NUon U5-U6(t) W

где Uon Us - Ue(t) - опорное напряжение на опорном входе аналого-цифрового преобразователя;

Us - образцовое напряжение, снимаемое с источника 5;

Ue(t) - напряжение на выходе блока ку- сочно-линейной аппроксимации, зависящее от напряжения на выходе усилителя 3, и, следовательно, от измеряемой температуры.

Для того чтобы показания термометра соответствовали измеряемой температуре, необходимо, чтобы выполнялось условие

и,, ню.-MILL

откуда

(2)

U6(t) - Us

изСО-к

И)

С помощью блока б формируется кусочно-линейное напряжение, близкое к Ue(t) - рассчитанному по выражению (3). Этот блок построен на основе выпрямителей, работа которых описывается выражением

ивых

5

-II R15 +Rl4 , ,. R15+R14,.Rlj

Uax RlT + U9 P u« Tfis-UB,4 + U9-.nPHUB2|j2..U9

U9i

Rl2

(4)

где ивых,ивх - выходное и входное напряжения;

Us - напряжение источника 9;

0 R12Rig - сопротивление соответствующих резисторов.

Коэффициент передачи входного напряжения выпрямителем изменяется в точке, когда UBX (Ri2/Ri3) Ug. Изменяя

5 сопротивления Ri2 и Ri3, можно изменять точку излома. Меняя выбор таких выпрямителей с регулируемыми точками и излома и регулируемым коэффициентом передачи, суммируя их выходные сигналы с напряже0 нием на выходе аналого-цифрового преобразователя с помощью сумматора можно получить нужное аппроксимирующее напряжение.

5 Формула изобретения

Цифровой термометр, содержит термопреобразователь, подключенный через согласующее устройство к входу усилителя, вход которого соединен с первым сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, второй сигнальный вход которого соединен с общей шиной термометра, а его входы подключены к входам цифрового индикатора, источник образцового напряжения, первой вывод которого подключен к первому опорному входу аналого-цифрового преобразователя, а второй вывод соединен с общей

шиной термометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок кусочно-линейной аппроксимации, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с вторым опорным входом аналого-цифрового преобразователя и общей шиной термометра,

Изобретение относится к цифровой термометрии и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения ошибки измерения, вызванной нелинейностью термопреобразователя. Сигнал с выхода усилителя 3, нелинейно зависящий от температуры, поступает на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя и через блок кусочно-линейной аппроксимации на его второй опорный вход, на первый опорный вход которого подается напряжение с выхода источника 5 образцового напряжения. На выходе блока кусочно-линейной аппроксимации формируется зависящее от температуры напряжение, закон изменения которого выбирается таким, чтобы в процессе аналого- цифрового преобразования обеспечить компенсацию нелинейности термопреобразователя 1. 2 ил. W Ё о VJ ю кэ кэ о

диод

±

Вь/хо

Фаг.2.