Электронный термометр Советский патент 1992 года по МПК G01K7/22 

у

ё

Изобретение относится к приборостроению и в частности, к технике измерения температуры. С целью повышения быстродействия в термометр введены нагреватель в виде электронного повторителя и полупроводниковый позистор, включенный в выходную цепь нагревателя и расположенный на подложке параллельно терморезистору. На противоположной стороне подложки, обращенной к терморезистору, расположены электрическая мостовая схема и выводы терморезистора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения температуры с полупроводниковыми термочувствительными элементами, и может быть использовано в качестве медицинского термометра.

Известен электронный клинический термометр, состоящий из термочувствительного элемента, в качестве которого используется терморезистор, включенного в автоматически уравновешивающуюся измерительную мостовую схему, шкалы с механизмом ее вращения и батареи питания. .

Недостатком этого термометра является значительное время измерения, необходимое для повышения температуры чувствительного элемента от температуры окружающей среды до температуры контролируемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электронный

термометр с полупроводниковым терморезистором, содержащий электрическую мостовую схему, средства предварительного нагрева терморезистора и электронную схему, задающую алгоритм работы термометра.

Недостатком известного термометра является невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью предварительного подогрева терморезистора перед каждым измерением до температуры, близкой к ожидаемой.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет постоянного по- догрева позистора, применяемого в качестве нагревающего элемента до температуры, близкой к ожидаемой температуре контролируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в электронный термометр, содержащий корпус, в котором установлены капсула с полуvj Ю

Ј СЛ О

проводниковым терморезистором на подложке, включенным в одно из плеч электрической мостовой схемы, одна диагональ которой подсоединена к источнику питания, а вторая - к входу электронного усилителя, выход которого соединен с входом индикатора, введены нагреватель, выполненный в виде электронного повторителя,,полупроводниковый позистор, включенный в выходную цепь нагревателя, который расположен на подложке параллельно терморезистору, при этом на противоположной стороне подложки, обращенной к терморезистору, расположены электрическая мостовая схема и выводы терморезистора.

Кроме того, терморезистор и позистор выполнены пленочными, причем наружная поверхность терморезистора покрыта теп- лопроводящей эмалью, а капсула имеет сферическую форму и установлена в корпу- се с возможностью поворота.

На фиг, 1 изображен электронный термометр, разрез; на фиг. 2 - структурная схема термометра; на фиг. 3 - графики, характеризующие процесс нагрева пози- сторэ и стабилизации его температуры.

Электронный термометр содержит корпус 1, в котором установлены капсула 2, нагреватель 3, выполненный в виде электронного повторителя, электронный усили- тель 4. индикатор 5 и источник 6 питания.

В капсуле 2 установлена втулка 7, на которой расположен пленочный полупроводниковый терморезистор 8 на подложке и параллельно ему на подложке 9 - пленоч- ный полупроводниковый позистор 10. На противоположной стороне подложки 9, обращенной к терморезистору 8, размещена электрическая мостовая схема 11 и выводы 12 терморезистора 8. Наружная поверх- ность терморезистора 8 покрыта теплопро- водящей эмалью 13, допускающей обработку антисептическими средствами, образующей сферическую поверхность 14 для надежного контакта чувствительного элемента с мягкими тканями контролируемого объекта.

Капсула 2 имеет сферическую форму и установлена в корпусе 1 с возможностью поворота, что обеспечивает наилучшие ус- ловия для измерения температуры контролируемого объекта при изменении его положения. Цилиндрическая часть 15 капсулы 2 ограничивает угол ее поворота относительно корпуса 1, в котором выполнены симметричные пазы 16 и 17 для извлечения капсулы 2 из корпуса 1, например для проведения стерилизации.

Соединительные провода 18. проходящие через осевое отверстие 19 капсулы 2,

имеют длину, допускающую поворот капсулы 2 в корпусе 1, а также извлечение ее из корпуса 1 на расстояние до 100 мм.

Полупроводниковый пленочный терморезистор 8 включен в одно из плеч электрической мостовой схемы 11, одна диагональ которой подсоединена к источнику 6 питания, а другая - к входу электронного усилителя 4, выход которого соединен с входом индикатора 5. К источнику 6 питания подсоединен нагреватель 3, в выходную цепь которого включен полупроводниковый пленочный позистор 10. Для обслуживания электронного усилителя 4 и источника б питания в нижней части корпуса 1 термометра установлена резьбовая крышка 20.

Электронный термометр работает следующим образом.

При включении напряжения питания происходит нагрев пленочного полупроводникового терморезистора 8 от нагревателя, функции которого выполняет пленочный полупроводниковый позистор 10.

Стабилизация рассеиваемой мощности, и соответственно, температуры позистора 10 основана на использовании положительного температурного коэффициента сопротивления, достигающего в определенном диапазоне температур значения (0,20- 0,25)°С . По мере увеличения температуры позистора 5 его сопротивление Rn возрастает по закону, близкому к линейному, а изменение тока, протекающего через позистор 10, определяется суммарным сопротивлением позистора 10 и выходного сопротивления нагревателя 3.

При настройке электронного термометра задаются выходные параметры - напряжение и сопротивление нагревателя 3 таким образом, что мощность, рассеиваемая на позисторе 10, определяемая соотношением Р Rn, в рабочем диапазоне температур остается примерно постоянной и поддерживается постоянной температура позистора 10.

В электронном термометре величина температуры позистора 10 устанавливается близкой к ожидаемой температуре контролируемого объекта, например 36°С. До этой же температуры нагреваются элементы, размещенные в капсуле 2, терморезистор 8, его выводы 12, электрическая мостовая схема 11. Подогрев позистора 10 и, следовательно, терморезистора 8 до исходной температуры осуществляется постоянно и включается до измерения температуры, поэтому время измерения определяется только временем достижения терморезистором 8 температуры контролируемого объекта.

Предлагаемый электронный термометр обеспечивает повышение быстродействия, а также надежности измерения температуры за. счет устранения циклического нагрева терморезистора от температуры окружающей среды до исходной температуры. Погрешность измерения температуры не превышает ±0,1 °С, а время, необходимое для проведения измерения, составляет 4 с при предварительном нагреве термочувствительного элемента до 36°С.

Формула изобретения 1. Электронный термометр, содержащий корпус, в котором установлены капсула с полупроводниковым тер.морезистором на подложке, включенным в одно из плеч электрической мостовой схемы, одна диагональ которой подсоединена к источнику питания, а вторая - к входу электронного усилителя, выход которого соединен с входом индикатора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него введены нагреватель, выполненный в

виде электронного повторителя, полупроводниковый позистор, включенный в выходную цепь нагревателя, который расположен на подложке параллельно терморезистору, при этом на противоположной стороне подложки, обращенной к терморезистору, расположены электрическая мостовая схема и выводы терморезистора.

70

Фиг.1

-t

8

Ю-М

Т «С