Многоточечный цифровой термометр Советский патент 1982 года по МПК G01K7/02 

(54) МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР

I

Изобретение относится к области тем;пературных измерений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где производится измерение температуры с помощью термоэлектрических преобраеователей, а также для научных исследований, где требуется высокая точность измерения температуры.

Известно устройство для измерения температуры с помощью термоэлектрического преобразователя (ТП), в котором линеаризация характеристики ТП и компенсация термо-ЭДС свободных концов выполнена аналоговыми методами устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры из-за невозможности подбора в широком диапазоне температур нелинейных компенсирующих элементов.

Известно устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термоэлектрические преобразователи, подключенные через коммутатор к KONfneHcaционному мосту, включающему в себя

термопреобразователь температуры свободных концов ТП, измерительный блок, блок памяти 2.

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры, так как точная компенсация термо-ЭДС свободных концов возможна только в небольшом диапазоне температур, где кривизна нелинейных характеристик компенсационного моста и ТП одинакова.

10

Наиболее близким к предлагаемому является многоточечный цифровой термометр, содержащий термоэлектрические преобразователи, подключенные ко входам коммутатора, термопреобразователь

15 температуры свободных концов ТП, вычислительный блок, входы которого соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя и блоком памяти, а выход - с йвдикатором. В этом устройстве

20 выход коммутатора соединен со входом аналого-цифрового преобразователя через схему, обеспечивающую компенсацию термо-ЭДС свободных концов ТП Г 31. „3 Недостатком устройства является ви кая точность измерения в широком пиа. паэоне температур вследствиТ невоамо ности обеспечения полной компенсаииГ „ - «нх/п Аим1ШНС ШИИ .«п. .„..„. термо-ЭДС свободньк концов ТП в ишроком диапазоне . Цель изобретения - повышение точно сти намерения температуры в широком диапазоне температур бопТе точно спаеГтпя спаев ТП на результат измерения а также путем компенсации помех и дрейфа нупя аналого-ци(|,,ового. преобразов2 здГ Поставленная цель достигаетга -го ;1пм ииСом Гермоме ре ЧТО В многоточечном термометре TeDMonDr nf nannb...- ««рта термопреобразоьагель температуры свобод Мы irn«,, ТП-- - «кануны СВОООД ных концов ТП соединен с входом коммут. иых концов ТП соединен с входом KDMMvr. тора, первый выход которого непосрвдсгвбн ш пазоГ ««« о-цйфрового преобразователя, а второй выход соединен с блоком памяти. На чертеже 1фиведена блок-схема 1федлагаемого устройства. Многоточечный цифровой термометр содержит ТП 1, термо Ч)еобразователь 2 температуры свободных концов ТП включенный в измерительную схек. на1Ц)Нмер. мостовую, источник 3 питания измерительной схемы, коммутатор 4 один иа входов KOTcqjoro закорочен (не показано), аналого ифровой преобразователь 5, блок 6 памяти, вычислительный блок 7. например, микропроцессор, индикатор 8. ЦИФРОВОЙ термометр работа&г следующим образом. Измеряемая температура и температура свободньа концов ТП npeo6pa3yeTw ся термопреобразователями I и 2 в ЭДС Коммутатор 4 подает на вход аналогоцифрового 1феобрааователя ЭДС каждого ТП поочередно с ЭДС мостовой схемы и нулевым потенциалом закороченного входа. Когда на вход аналого-цифрового хфеобразователя подан нулевой потенциал, на выходе аналого-цифрового преобразователя имеется код. соответствующий дрейфу нуля аналого-цифрового преобразователя и уровню помех действующих на входе термометра, вычислительным блоком 7 вьиитается из кодов соответствующих ЭДС ТП и ЭДС мостовой схемы. Тем самым достигается компенсация дрейфа нуля аналого-цифрового преобразователя, а также помех, влияющих на точность измерения. Когда коммутатор подключает ко входу аналого-цифрового преобразователя мосто77 числительный блок по РР«« ированному коду ЭДС мостовой ± , Р -ГУРУ свободных концов ТП по Фчэмуле, аппроксимирук щей зависимость ЭДС мосгов.й схемы оГ температуры. Эта формула может быть . подобрана с любой заданной точностью и состоять из любых элементарных к даже неэлемеигбфных функций, так как современные мнкроч оцессоры могут выги звачбние тригонометрических, гиперболических и других функций с т ноотыо до шести и более знаков Характеристика мостовой схемы аппрс Л Рактеристика мостовой схек « «РУется. например, формулой MfimVftTv a uenw-i. „ л , И) ..wVr /.i tx - температура свободных концов ТП; а,Ь - коэффициенты, хранящиеся в блоке памяти; Р| - величина ЭДС на выходе мостовой схемы. Характеристика любого ТП также гафоксимируется с любой заданной точостью, нахфимер. формулой e.K(i-tx)ni(), (1) де - ЭДС ТП в щзоцессе измерения темп атуры; t ,ty - соответственно измеряемая температура и температура свободных концов ТП; V ,т - коэффициенты, записываемые в блок памяти. )ые О15 еделяются для каждо термопары при апгфоксимации в зависимости от заданной точности. Из формулы (2) следует, что измеряая температура определяется выражеем-K+V n Ce+Ktxfmt) ... г15 . 0) Таким образом, компенсация влияния мо-ЭДС свободных концов каждого ТП изводится с учетом нелинейности хатеристики мостовой схемы и нелинейти характеристики каждого ТП. Компения влияния термо-ЭДС холодных кошов и линеаризация характеристики ТП изводится в одном блоке. В качестве блока памяти можно исьзовать интегральную микросхему оянное запоминающее устройство с трическим перепрограммированием. позволяет без изменения схемы теретра использовать его с любыми типами ТП, корректировать метрологические характеристики термометра с учетом нестабильности характеристик ТП во времени, легко переходить от одних типов ТП к другим. В сравнении с известным предлагаемы цифровой термометр имеет более высокую точность измерения температуры. Ф о р мула изобретения Многоточечный ци(овой т мометр, содержаишй термоэлектрические щзеобразоеатели, подключенные к входам коммутатора, термо141еобра 3овате,ль температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей, вычислительный блок, входы которого соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя и блоком памяти, а выход - с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повьпцения точности измерения в широком диапазоне температур, термощзеобразователь температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей соединен с входом коммута- ора, первый выход которого непосредственно соединен с входом аналоге-ци4рового щэеобразователя, а второй выход соединен с блоком памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авт(Ч)ское свидетельство СССР Ns 433358, кл. Q 01 К 7/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 408170, кл. q 01 К 7/12, 1972. 3.Патент США № 3982110, кл. 235-151,3,опублик. 1976 (грото,тип).