Цифровой измеритель температуры Советский патент 1979 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к цнфровь м,нэмерителям .температуры с коррекцией нелинейности датчкка температуры. Известен цифровой измеритель температуры, содержащий датчик темйературы териопа1ру, включённуюв измерительную схему, состоящую из блок сравнения, генератора линейной раэвертки, сумматора, квадратичного преобразо1вателя l . В этом измерителе коррекция нелинейности термо пары осуществляется путем суммирова ния сигналов от термопары и квадратичного преобразователя. Известен также цифровой измерител телшературы, содержащий датчик температуры, цнфроаналоговый преобразователь, генератор постоянной час тотьа, нуль-орган, в котором коррекц нелинейности датчика температуры ос ществляется путам введения второго цифроаналогчэвого преобразователя;, включенного в цепь питания первого преобразователя 2. Наиболее близким по технической сущности является Цифровой измерите температура, содержащий датчик температуры, соединенней через входной переключатель с преобразователем напряжение-частота , выход которого через ключевое устройство и реверсивный счетчик соединен с блоком памяти, источник калибровочного напряжения, переключатель поддиапазонов. В этом измерителе температуры производится поочередное измерение, сигнала датчика температуры и ка ибровочного напряжения, которое далее обрабатывается з . Недостатком цифрового измерителя температуры.является низкая точность измерения. .:.,: . .. Целью изобретения является повышение точности измерения. . Поставленная цельдостигается тем, что в .цифровой измеритель температуры введены дешифратор и нелинейный цифроаналогбвый преобразователь, состоящий из сумматора, выход которого соединен с входным переключателем, блока опорного напряжения, соединенного с блоком дискретных напряжений и линейным цифровым делителем напряжения, выход которого соединен с блоком диск1 етных резисторов и первым входом сУммато1 а, причем входы деашфратора и линейного цифрового делителя Напряжения соединены с вы- . .ходом блока памяти, а выход дешифратора - CO входами блока дискретных резисторов и блока дискретньи натркжёний, выход которого соединен со вторым входом сумматора. На фиг. 1 изображена блок-схема цифрового измерителя, температуры;на фиг, 2 - график, поясняющий работу нелинейного цифроаНалогЬвбго преобразователя. Измеритель температуры содержит датчик температуры -- термопару 1, входной переключатель 2, преобразова тель 3 напряжения в частоту,: ключевое устройство 4, реверсивный счётчик 5, блок управления б, дешифратор 7 блок памяти 8, нелинейный цифроаналоговый преобразователь 9, состоящий из линейного цифрового.делителя напряжения 10, блекёГдйсК зёт-нШ: резисторов 11, блока дискретных напря женйй 12, сумматора ,13 и блока опорного напряжения 14 , Измеритель температуры работает следующим образом; ; В начале измерительного процесса входной переключатель 2, управляемый сигналом с блока управления 6, подкл1рчает КОйкоду преобразователя 3 термопару 1.. ПрОйзводйтся цифровое измерение, результат измерения запи сываёт;ся в реверсивньой счётчик 5 И ёлокпамяти 8, - Поскольку характеристику преобразования датчика температура с боль щей степенью точности можно аппрокси мировать кривой второго порядка, резульТат, записанный в реверсивном счетчике, можно представить в -; Y )T, W ,где Т - измеряемая температура; - ; К - коэффициент нелинейности входной переключатель 2 под ключаёт ко вход/ прёобразо;ватёля на пряжеНйё-частота 3 вьЕсрд нелйнейного циФроаналогового преобразовате ля 9. Производится цифровое измерение выгодного сигнала нелинеййого циф роанал6гового у прёббрайоватёля, соотвётствушаего измеряемой температуре, во время которого блок упр ленйя переключает направление йчета реверйи6ног о счетчиГса на вычитание &|рвзультате которого в реверсивном счетчике получается разность двух измерений ..--- -:-:, ;...V. - .;--л-- --- -. д и йТ1т-т{н ктг -кт(икт). 12) После этогй переключатель 2 подКлючае т кр-входу преобразователя 3 выход датчика тёЯперат уры Г . Прб изйодится цифровое измерение со сложением в реверсийнрм счетчике 5. в итоге получают результат. (ИКТ)-КТ()Т(). (г Продолжая измерительно вычислительный процесс, можно получить второй скорректированный результат YgTti-K T. (4),, Значение П-го скорректированного результата У„-ТО-к Ч Ъ. (5) Оценка погрешности первого скорректированного результата показывает, что при погрешности нелинейности датчика температуры 5% (К 0,05) погрешность цифрового измерения не превышает 0,25%. Погрешность второго скорректированного результата не превьшает 0,012%. Выходная характеристика нелинейного циФроаналогового преобразователя аналогична характеристике датчика Температуры V - (1 кт)Т и воспроизводится путём кусочно-линейной аппроксимации функции датчика температуры. , .. , : „ .. Принцип аппроксимации поясняет график, (см. фиг. 2) , где 1 - харак-теристика термодатчика; 2-4 - выходные характеристики линейного цифрового делителя напряжения, соответствующие определенным участкам аппрок-симации, -. . : : . В зависимости от значений кода измеренной температуры, записанного в блоке памяти, Дешифратор определяет участок аппроксимации характериетйки датчика, например участок €гПо сигналу дешифратора на один из входов сумматора от блока дискретных напряжений подается напряжение и 2 , . котороё опрёделяется пересе.чением аппроксимирующейпрямой 4с осью ординат Ugbijt,. а На другой вход сумматора подается выходной сигнал Линейного цифрового делителя напряжёнйя, Соответствующий аппроксимирующему участку, к выходу которого подключается соответству1ощий резистор из блока дискретных резисторов, изменяющий наклон вь1ходной характеристики линейного цифрового делителя напряжёййя. : . . . Цифровой измеритель температуры Ттрзволяет эффективно линеаризовать характеристику преобразования термоПа&ы и одновременно.исключает погрешности пЬеобразования . аналогцифра, чем достигается высокая результирующая точность измерения температуры. Результирующая точность изме ренйя. в ос нрвном зависит от чШла участков ап.проксимации характеристики датчикатемпературы. При Числе учЖстков аппроксимации, равном четы15ем или пяти, резулитирующая погрешность получается порядка 0,20,3% От измеряемой температуры при нелинейности датчика 2%. Предлагаемый цифровой измеритель тёмпёратуры имеет более высокую точ|ност ь измерения, что расширяет его сферу применения в народном .хозяйстве. ...

Формула изобретения Цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, соединенный через входной переключатель с преобразователем напряжение-частота, выход которого через ключгёёбе устройство и реверсивный счетчик соединен с блоком памяти, блок управления, о тли ч.ающ и и с я тем, что, с целью .повышения точности измерения, в него введены дешифратор и нелинейный цифроаналоговый преобразователь, состоящий из сумматора, выход которого соединен с вхбДным переключателем, блока опорного напряжения, соединенного .с блоксж дискретныз4 напряжений и линейным цифровым делителем напряжения, выхрд

которого соедине1Н с блоком дискретных резисторов и первым входом сумматора, причем входы дешифратора и линейного цифрового делителя напряжения соединены с выходом блока памяти, а выход дешифратора - со вхо-г дами блока дискретных резистчэров и блока дискретных напряжений, выход которого связан со вторым входом сумматора.:

Источники информации, принятые ) во внимание при экспертизе

1.Авторско е свидетельство СССР №488092, кл. GOI К 7/02, 1973.

2.Авторское Свидетельство СССР 502237, кл, OQI К 7/16, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР № 246115, кл.ОО К 7/02, 1974.