Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к термометрии и может найти применение при температурных исследованиях в гляциологии, агрофизике, геокриологии. Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры, подключенный к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), генератор импульсов, блок управления Cl . . Однако это устройство не обладает требуемой, точностью измерения из-за нестабильности его метрологических ха.рактеристик. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры, подключенный через коммутатор к ин4х рмацирнному входу аналого-цифрового преобразователя, ко второму входу которого подсоединен генератор импульсов, подключенный другим выходом ко входу блока управления, один из выходов которого подсоеаинен ко второму входу коммутатора 2 . Однако известное устрсЛство не обпа1 дает требуемой точностью измерения HJ за недостаточной стабильности аналогоцифрового преобразователя, отсутствия учета нелинейности первичного измеритель ного преобразователя и самокалибровки. Цель изобретения - повьпиеЦие Точности измерения за счет обеспечения самокалибровки и компенсации нелиней ности датчика. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок ббразцо вых резисторов,, процессоров, запоминаю ший блок, цифропечатающий регистратор и генератор стабильного тока, выход которого соединен с блоком образцовых резисторюв, подключенным t к датчику температуры, а второй выход блока о разцовых резисторов соединен с третьим входом коммутатора, при этом информационный и управляющий входы процессора подключены к выходам аналого-цифрового преобразсжагеля и запоминающего блока, а выход процессора - к информационному 39 входу цифропечатающего регистратора, другой вход которого подбоединен ко второму выходу блока управления, и его третий выход подключен к запоминающему блоку. На чертеже представлено предлагаемо устройство.Устройство содержит датчик 1 температуры (первичный преобразователь), коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, процессор 24, цифропечатаюшяА регистратор 5, генератор 6 импульсов, блок 7 образцовых резисторов, генератор 8 стабильного тока, запоминающи блок 9, блок 1О управления. Устройство работает следующим образом. Через датчик температуры 1, в качестве которого используется термометр сопротивления и блок образцовых резисторов, состоящий из двух соединенных последовательно сопротивлений, протекает стабильный ток от генератора тока 8, создающий на них падение напряжения, пропорциональное сопротивлению (температуре). В первом такте измерения коммутатор подключает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП первый образцовый резистор блока 7, сопротивление которого ( RQ) соответствует температуре О°С. На выходе АЦП появляется код числа N КЭЙц + п, где К - крутизна преобразо-, вания-, а. - ток ГСТ, :п - некоторая посто янная величина, определяющая сдвиг нулевой точки АЦП. Во втором такте к АЦП подключается второй образцовый резистор блока 7, сопротивлениекоторого (эт соответствует некоторой ненулевой эталонной температуре (l+oti°)+n , 12) где о1 - температурный коэффициент материала (температура сопротивления) При этом N,DR 4dt5TJ n, (Ь), где Мэт - код на выходе АЦП. В третьем такте производится коммутация на вход АЦП датчика температуры термометра сопротивления. Код на выходе АЦП будет равен (+dt5) + n, (4) где 1$ - измеряемая температура. 50 55 72 Полученные результаты измерения MQ , ЭТ обрабатываются микропроцессором 4 по формуле . () гае А - константа, численно равна у в градусах С. Подставляя в (5) значения NQ , Waf NX легко убедиться, что полученный результат не зависит от К, 3- и п , т.е. погрешность измерения, вызванная изменением крутизны преобразования и дрей фом нуля АЦП, а также временной неста бильностью тока генератора тока, не сказывается на точности конечного результата. Программа работы микропроцессоров записана в постоянно запоминающем блоке 9, который с образцовыми резисторами блока 7 и генератором стабильного тока 8 образует сменный узел, что позволяет использовать предлагаемое устройство для различных типов первичных преобразователей температуры и разньрс градуировок для каждого из них. Значение измерения температуры регистрируется цифропечатающим регистратором 5 с повыщенной точностью, так как отсутствует погрешность измерения, вызванная изменением крутизны преобра- , зователя и нестабильностью измерительно- to тока. Кроме того, использование , устройст коммутатора, ПЗУ и цифрового регист позволяет строить многокаваль измерители температуры, значитель„ сЬкращая при этом время измерения, , требования к стабильности отдельных узлов и устройства в целом, Предложенное устройство сокращает время измерения, например, по сравнению с существующей методикой термометрических исследований на газопроводе в 5-10 раз. Формула-изобретения Устройство для измерения температуры содержащее датчик температуры, подключенный через коммутатор к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, к второму входу которого под- соединен генератор импульсов, подключенный другим выходом к входу блока упра&ления, оцни из выходов которого подсоединены к второму входу коммутатора.

о т л и ч a ю щ е е « я тем, чго, с целью увеличения точности за счет обеспечения самокалибровки и компенсации нелинейности датчика, в устройство ввеае ны блок образцовых резисторов, процессор, запоминающий блок, цифропечатаюший регистратор и генератор стабильного тока, выхоа которого соецинён с блоком . образцовых. резисторов, цоаключенным к датчику температуры, а второй выхоа &1ока обрагШовых резисторов соединен с третьим входом коммутатора, при этом информационный и управляющий входы процессора псаключены к вькодам анало.. го-цифрового преобразователя в запоминающего блока, а выход процессорна - в. информационному входу цифропечатаюшего регистратора, другой вход которого под- соединен к второму выходу блока управления, и его третий выход подключен к запоминающему блоку.

Источники информации, принятью во внимание при экспертизе

1.Патент США № 376310, кл. кл. Q 01 К 7/24, опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР , № 621971, кл. G 01 К 7/О2, опублик; 1978 (прототип).