Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/32 

1

Изобретение относится к температурным измерениям.

Известны .устройства -йяя измерения температуры, в которы}с.,в качестве чувствительного элемента используются кварцевый пьезоэлектрический резонатор

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры содержащее частотный датчик температуры и эталонный генератор, подключенные через формирователи импульсов к входам импульсно-.фазового детектора/выход которого соединен с информационным входом электронного ключа с последовательно соединенным счет 1иком импульсов, дешифратором и цифровым индикатором, перестраиваемый генератор, подключенный через формирователь временных интервалов . к управля1мцемуу.входу электронного ключа 2,

В этом устройстве величина температурного коэффициента частотного датчика должна быть постоянной в Широком температурном диапазоне. Поскольку температурный коэффициент реального частотного датчика являет ся функцией температуры, точность

измерения для широкого интервала температур ограничена нелинейностью температурно-частотной характеристики датчика.

Цель, изобретения - повыиение точности измерения в широком интервале температур.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для изме0рения температуры введены коглмутатор подключенный к знаковому выходу импульсно-фазорого детектора, цифроаналоговый преобразователь, подключенный двумя входами к выходам ком5мутатора и импульсно-фазового детектора, и блок управления частотой, подключенный к выходу цифроаналогового преобразователя, причем вых.од блока управления частотой соединен

0 со входом перестраиваемого генератора.

Цифроаналоговый преобразователь автоматически корректирует частоту

5 связанного с ним генератора и тем самым обеспечивает компенсацию погрешности измерения температуры, ; вызванной нелинейностью температурно-частотной характеристики датчи0ка температуры.

Введение коммутатора, изменяющего передаточную характеристику цифро-аналогового преобразователя при изменении знака измеряемой температуры, позволяет осуществить коррекцию .частоты генератора раздельно для положительной и отрицательной измеряемой температуры, В этом слу-. чае достигается более точная компенсация нелинейности температурно-частотной характеристики датчика, .

На чертеже представлена блок-схе,ма устройства. .

Устройство содержит частотный датчик температуры, включающий в себя кварцевый резонатор 1 в цепи автогенератора 2, эталонный генератор 3, формирователи 4, и 5 импульсор, импу;:ьсно-ч игзовый детектор б, электронны ключ 7, счетчик 8 импульсов, дешифратор 9, цифровой индикатор 10, формирователь 11 временных интервалов, перестраиваемый генератор 12, цифроаналоговый преобразователь 13, блок 14 .управления частотой и коммутатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от генераторов 2 и 3 чере формирователи 4 и 5 импульсов поступают на входы импульсно-фа.зового детектора 6.. .

При температуре частоты генераторов 2 и 3 кратны, и на выходе импульсно-фазового детектора б импульсное напряжение отсутствует. Изменение температуры вызывает изменение частоты датчика на величину &f cL:T ,. температурный коэффициент частоты датчика. Т- величина измеряемой температуры, В этом случае с выхода импульсно-фазового детектора, б на вход электронЕюго клю ча 7 и на вход цифроаналогрвого преобразователя 13 поступает непрерывная последовательность импульсов с частотой повторения Af.

Сигнал, поступающий с перестраиваемого генератора 12 через формирователь 11 временных интервалов, открывает .ключ 7 на время At г

oiya

где d - дискретность измерения температуры, равная 0,1°С,- 0,01°С и т.д.

Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 13 корректирует через блок 14 .управления, например, варикап, частоту перестраиваемого генератора 12, Передаточная характеристика цифроаналогового преобразователя 13 определяется значениями отклонения температурно-частотной характеристики датчика от линейного закона в измеряемой области температур и устанавливается такой, чтобы путем изменения интервала времени Д1 формирователя 11 компенсировать погр шность измерения температуры, обусловленную нелинейностью температурно-частотной характеристики датчика Количество прошедших через открытый ключ импульсов, равное значению Т в единицах измерения температуры, фиксируется в счетчике 8 импульсов, и результат счета через дешифратор подается на цифровой индикатор 10.

При изменении знака измеряемой температуры по сигналу со знакового выхода импульсно-фазового детектора б коммутатор 15 изменяет передаточную характеристику цифроаналогового преобразователя 13.

Для дальнейшего повышения точности измерения температуры могут быть введены дополнительные цепи коррекции, подключаемые к эталонному генератору 3 и ,{или) к генератору 2 частотного датчика (пунктирные линии на чертеже). При этом коммутатор осуществляет переход от коррекции частоты одного генератора к коррекции частоты другого.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения температуры более чем в три раза в интервале от -60 С до +100 С.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее частотный датчик темцературы и эталонный генератор, подключенные через формирователи импульсов к входам импульоно-фазового детектора, выход которого соединен с информационным входом электронного ключа с последовательно соединенными счетчиком импульсов, дешифратором и цифровым индикатором, перестраиваемый генератор, подключенный через формирователь временных интервалов к управляющему входу электронного ключа, о тл ича ющ е е ся тем,что, с целью повышения точности измерения.температуры, в него введены коммутатор, подключенный к знаковому выходу импульсно-фазового детектора, цифроаналоговьГй преобразователь, подключенный двумя входами к выходам ко1 1мутатора и импульснофазового детектора, и блок управления частотой, подключенный к выходу цифроаналогового преобразователя, причем выход блока управления частотой соединен с вхОдом перестраиваемого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Голембо В.А. и др, Пьеэокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. Львов, Вища школа, 1977.

2.Авторское свидетельстро СССР 1 495556, кл.С 01 К 7/32, .11.73.