NO780103L - Elektronisk termometer. - Google Patents

Description

Vanlige elektroniske termometere for medisinsk bruk

har et følerelement, f.eks. et termoelement, en termistor eller en diode hvis elektriske egenskaper forandrer seg for å forandre spenning eller strømkretsutgang som en funksjon av temperaturen i omgivelser som følgerelementet befinner seg i. Det elektriske signal som avgis av et følerelement eller en tempera-turtransduktor av denne art blir da mål,som er knyttet til den omgivende temperatur. Siden transduktorene ikke varmes opp til omgivende temperatur øyeblikkelig vil utgangen fra temperatur-transduktorene være noe forsinket eller ligge noe etter i forhold til den øyeblikkelige sanne temperatur som skal måles, og forsinkelsen er en funksjon av varmeoverføringskurven for den transduktor det gjelder.

Medisinske elektroniske termometere har komponenter

som er i stand til å forvente eller forutsi den samme omgiv-

ende temperatur som måles ved beregning før en sann indikasjon av denne temperatur er blitt avgitt fra transduktoren. Slike termometere forutsier den endelige temperatur nå en rekke forskjellige måter. I U.S. patent nr. 3.702.O76 forutsettes det at utgangen fra temperaturtransduktoren følger den fallende eksponentialkurve som angir varmeoverføringsegenskapene for transduktoren og på grunnlag av dette forutsies den endelige verdi eller asymptoten som kurven nærmer seg ved tilføyelse av et fast inkrement■til transduktorsignalet ved en fast tid etter at transduktoren er innført i den omgivende temperatur som skal måles, bestemt av tiden mellom de feilpulser som styrer balan-

sen i en brokrets.

I U.S. patent nr. 3.872.726 forutsies asymptoten for

den fallende eksponentialkurve, det vil si den stabile eller

endelige transduktortemperatur ved å se på følsomhetskurven for en bestemt forandringshastighet, og denne blir så holdt sammen med det punkt der transduktorutgangen ligger en på forhånd bestemt liten del under den endelige verdi. Når dette punkt er bestemt, blir det faste inkrement lagt til transduktorsignalet for å gi den endelige eller stabile verdi før denne verdi egentlig er nådd.

I U.S. patent nr. 3-978.325 forutsies den asymptote til kurven som den endelige verdi fra transduktoren vil frembringe ved matematisk beregning av denne idet likningen for kurven løses etterat man har fått to punkter på kurven. De tidligere kjente kretser til forutsigelse av temperaturen krever en forholdsvis lang periode før de er i stand til å gjøre noen forutsigelse. Så meget som 90% av det endelige temperaturforløp for transduktoren må tilbakelegges før en forutsigelse er mulig. Kretsen i det siste patent må også vente forholdsvis lenge før den får to prøvepunkter. Prøvepunkter som ligger for tett sammen krever nøyaktige aritmetiske beregninger og for stort regneutstyr for et elektronisk termometer til medisinsk bruk.

Oppfinneren i foreliggende sak som er innehaver av

U.S. patent nr. 3.972.237, har også kommet frem til en forutsigelseskrets. Denne krets tar hensyn til det faktum at tempe-raturtransduktorens varmeoverføringskurve og derfor signalføl-somheten i transduktorens utgang er en eksponentialkurve som nærmer seg en asymptote på samme måte som driften av et system som tilnærmes et kritisk dempet styresystem fulgt av en første deriverte kurve. Ved frembringelse av en andre deriverte feilkurve kan man på forhånd få en tilnærmelse til den stabile tilstand som går over i den endelige utgangsverdi fra tempera-turt ransduktoren . På samme måte som de andre kretser som er nevnt ovenfor vil denne forutsigelseskrets gi en mer nøy-

aktig forutsigelse bare når meget nøyaktige kretskomponentrv-verdier benyttes og bare etterat en betydelig prøvning av de deriverte er blitt foretatt.

Formålene med foreliggende oppfinnelse er oppnådd i

et elektronisk termometer til medisinsk bruk med en temperatur-følerkrets som gir et analogt signal representerende den temperatur som føles som en funksjon av utgangen fra en temperatur-transduktor. Innbefattet i temperaturfølerkretsen finnes- en

forutsigelseskomponent som skal kompensere for forsinkelser i transduktorens utgang til bestemmelse av den endelige temperatur som føles på forhånd før transduktoren gir et stabilt signal. En andre deriverte kurve frembringes først og deretter blir en multiplikasjonsfaktor 'innført i denne andre deriverte kurvefamilie. De frembrakte kurver gir et signal som angir transduktorens stabile utgangstilstand.

En spenning/hastighetsomformer som er følsom, overfor summen av de frembrakte kurver og utgangen fra transduktoren gir digitalpulser med en hastighet som er proporsjonal med inn-gangsspenningen.

En digital dekoder mottar den digitale pulsutgang fra spenning/hastighetsomformeren og driver en avlesningsanordning for den forutsagte temperatur.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en forbedret utførelse av forutsigelseskretsen slik at forut-sigelsen om den stabile endelige temperatur kan foregå hurtigere ved transduktorens utgangssignal-sampling.En ytterligere hensikt er å komme frem til en mer nøyaktig og hurtigere samplings-krets.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en krets der man reduserer transiente signaler som under forut-sigelsen bidrar til feil.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser et blokkdiagram for den elektroniske termometerkrets med forutsigelseskretsen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er et mer detaljert blokkdiagram for den elektroniske termometerkrets som inneholder den forbedrede forutsigelse skr ets ,

fig. 3 viser et detaljert koplingsskjerna med den tidligere forutsigelseskrets,

fig. 4 er en kurve som viser RC konstanten for den tidligere forutsigelseskrets som er vist på fig. 33

fig. 5 er et detaljert koplingsskjerna som viser en forbedret forutsigelseskrets i henhold til oppfinnelsen og

fig. 6 viser en kurve som gjengir den forbedrede føl-somhet for RC konstanten ved kretsen på fig. 5-

Et elektronisk termometersystem 10, fig. 1, i henhold til oppfinnelsen innbefatter en .temperatufølerkrets 11 som er koplet for å drive en spennings/hastighetomformer 13 som på sin side er koplet til en driv- og styrekrets 15 og deretter til en tellekrets 17. Det finnes ekstra eller ytterligere elektriske forbindelser mellom hver av disse komponenter. Temperaturføle-kretsen 11 føler den omgivende temperatur der kretsen befinner seg og gir et analogt signal som representerer temperaturen til spennings/hastighetsomformeren 13• Spennings/hastighetsomformeren 13 gir- ved sin utgangsklemme digitalpulser hvis gjentagelses-hastighet er proporsjonal med det analoge inngangssignal fra temperaturfølekretsen 11 og representerer derved den.temperatur som føles. Disse pulser samles av tellekretsen 17- Driften av termometersystemet styres av driv- og styrekretsen 15-Temperaturfølekretsen 11 innbefatter en probe 19,

fig. 2, med en termistor for føling av en temperatur som skal måles og for frembringelse av et analogt signal som representerer temperaturen. Et signal fra proben 19 tilføres en intern referansekrets 21 og føres deretter til en brokrets 23. Den interne referansekrets 21 er beregnet på automatisk å kople en tilpas-ningskrets til brokretsen når proben 19 koples ut. Tilpasnings-kretsen skal tre i stedet for inngangen fra proben 19 slik at nøyaktigheten og driften av systemet kan kontrolleres. Brokretsen 23 gir et referanseutgangssignal. på ledningen 25. En ytterligere utgang for ledninen 27 gir et varierende utgangssignal som en funksjon av broens ubalanse og dette representerer det analoge signal som er en funksjon av den temperatur proben 19 føler. Referanseutgangsignalet 25 representerer en nominell verdi på 32°C for et termometersystem som er bygget for å virke mellom 32°C og 44°C. Utgangen 27 som varierer broen 23 er koplet til en forutsigelseskrets 29 som føler forandringshastigheten i utgangen fra brokretsen 23- Denne forandringshastighet angir at en ny temperatur føles av proben 19 og til-bakefører forsinkelsen i utgangen fra probe 19 - bro 23-kretsen på grunn av probens 19 varmeoverføringsegenskaper. Forutsigelseskretsen 29 modifiserer det varierende signal 29 som mottas fra brokretsen 23 for å gi et utgangssignal ved et summer-

ingspunkt 31 som er inngangen til spennings/hastighetsomformeren 13. Utgangssignalet 27 representerer den endelige verdi som til slutt vil bli mottatt fra brokretsen 23 når proben 19 når en stabil temperaturtilstand i de nye omgivelser som den er plasert-i. Signalet for dette som tilføres spennings/hastighetsomformeren 13 fra forutsigelseskretsen 29 representerer den endelige temperatur som føles forut for at denne endelige verdi egentlig føles.

Summeringspunktet 31 som er inngangen til spennings/ hastighetsomformeren 13 er koplet direkte til den negative inngang for en integrator 33 som er en komponent i spennings/ hastighetsomformeren 13. Den positive inngang til integratoren 33 er koplet direkte til referanseutgangen 25 for brokretsen 23. En forskjell mellom verdiene på de negative og positive inn-ganger til integratoren 33 vil frembringe en positivt hellende rampespenning ved integratoren 33 ved dennes utgangsklemme. Denne utgang er koplet til inngangen for en pulsgenerator 35 med konstant bredde , og denne generator er en annen komponent i spennings/hastighetsomformeren 13-

Generatoren 35 med konstant pulsbredde gir negativt løpende utgangspulser med fast bredde når rampen når et på forhånd bestemt spenningsnivå. Disse pulser med fast bredde mates langs en tilbakekoplingslinje til inngangen for en referanse-kretsvender 37- Referansekretsvenderen er beregnet på å frembringe en positivt løpende puls med fast bredde og fast amplitude ved summeringspunktet 31- Tilstedeværelse av denne puls vil midlertidig sette summeringspunktet i virksomhet, og dette gjelder også den negative inngang til integratoren 33 som bringes opp på et nivå lik den positive inngang til integratoren 33- Dette vil på sin side bringe integratorkretsens utgang til å falle slik at resultatet er et sagtannet utgangssignal.

Et fall i integratorens 33 utgang vil stenge av generatoren

35 som har. konstant pulsbredde. Straks generatoren 35 trer ut av virksomhet vil den negative inngang til integratoren 33 representert av spenningen ved summeringspunktet 31 være fri til å drive bort fra referanseinngangen, det vil si den negative inngang til integratoren 33'- Straks de to inngangsverdier driver fra hverandre blir integratoren- 33 igjen satt i virksomhet for å gi en annen utgangsrampe og syklusen begynner pånytt.

Pulshastigheten til summeringspunktet 31 slik den kommer fra pulsgeneratoren 355er den faktor som justerer spenningsavvik-elsen mellom inngangene til integratoren 33.

Tellekretsen 17 innbefatter en digital teller og dekoderkrets 39 som teller digitale pulser frembrakt av generatoren 35 med konstant pulsbredde over en på forhånd bestemt periode eller en sampletid, hvoretter denne telling dekodes for å drive en avlesningskrets 4l som gjengir verdien av den målte temperatur. Driften av den digitale telle- og dekodekrets 39 styres av kraft- og styrekretsen 15- Mer bestemt blir den styrt av en digital logisk styrekrets 43 i kraft- og styrekretsen 15-Som en del av denne styring blir utgangen fra pulsgeneratoren 35 matet til den digitale telle- og dekodekrets 39 via den digitale styrelogikk 43.

Kraft- og styrekretsen 15 innbefatter en krafttil-førsel 45 og en automatisk elektronisk av-på-bryter 47 som styrer

all energi til hele det elektroniske termometer 10. Den automatiske av-på-bryter 47 vil sette de forskjellige komponenter i termometerkretsen 10 i og ut av virksomhet etterhvert som be-hoved for komponentene melder seg. En presisjonsregulator. 49 for spenning gir et spenningsregulert signal til brokretsen 23, referansestrømvenderen 37} integratorkretsen 33, pulsgeneratoren 35 med konstant bredde og en laveffektsføler 51 for tilførsels-spenningen. Den andre inngang til laveffektsføleren 51 for til-førselsspenningen kommer fra den automatiske av-på-bryter 47.

Dette er den uregulerte krafttilførsel slik den kommer fra strømnettet 45. Når den uregulerte tilførselsspenning faller til et på forhånd bestemt nivå i forhold til den regulerte utgangs-spenning som gis av den nøyaktige spenningsregulator 49, gir spenningsføleren 51 et signal til den digitale telle-- og dekodekrets 39 som får denne krets 39 til å slette det minst frem-tredende tall som finnes på avlesningsanordningen 4l.

En klokke 53 fører digitale tidspulser til den digitale styrende logikkrets 43- Driften av denne klokke 53 styres av et signal fra den automatiske av-på-bryter 47. En startbryter 55 er koplet til den automatiske av-på-bryter, den digitale styrende logikkrets 43 og den digitale telle- og dekoderkrets 39-Dessuten blir utgangen fra den digitale telle- og dekodekrets 39 til avlesningsanordningen 4l styrt av den automatiske av-på-

bryter 47 og den digitale styrelogikk 43.

En utføreIsesform for forventningskretsen 29, som beskrevet i U.S. patent nr. 3.972.237 er vist på fig. 3- Porvent-ningskretsen 29 omfatter en flerhet av passive komponenter av motstands- og kapasitetstypen. En strømbegrensende motstand 57

er anbrakt i ledningen 25 fra broen 23 til den positive inngang for integratoren 33 for å avgi et referansesignal. Et potensio-meter 59 er koplet til ledningen 27 fra broen 23. Denne potensio-meter 59 har sin annen motstandsklemme koplet i serie med en motstand 6l til koplingspunktet 31j det vil si den negative inngang til integratoren 33- Den bevegelige kontakt i potensiometeret 59 er også koplet til motstanden 6l. Over motstanden 6l er det i serie koplet en motstand 63 og en kapasitans 65. Disse komponenter, potensiometeret 59, motstandene 6l og 63 og kapasitansen 65 danner et RC-filter hvis RC tidskonstant er variabel som en funksjon av stillingen av den bevegelige kontakt i potensiometeret 59« RC-filteret virker som er høypassfilter som er en tilnærmelse til en differensiator.

Virkemåten for denne forventningskrets 29 for forhånds-angivelse av den endelige verdi av temperaturen som måles før den endelige verdi virkelig er målt, virker som forklart under henvisning til fig. 4, som gjengir den termiske tidskonstant 67 for proben 19 og strømkarakteristikken 69 gjennom RC-nettet i den tidligere forventningskrets. Man skal her legge merke til at kurvene 67 og 69 er et temmelig nært speilbilde av hverandre.

I virkeligheten er kurven 69 en gjengivelse av den deriverte av kurven 67. Verdiene ved ethvert øyeblikkelig tidspunkt slik de fremtrer med kurven 69 er feilsignaler som man må ha for å korri-gere verdiene av kurven 67 til den stabile verdi eller asymptote som kurvens 67 til slutt nærmer seg inntil. Ved begynnelsen av temperaturmålingen, når den termiske tidskonstant 67 øker, an-

gis det at temperaturen på proben 19 øker med en meget høy hastighet idet strømutgangen på ledningen 27 for brokretsen 23

også forandrer seg med høy hastighet og kapasitansen 65 slipper denne strøm gjennom eller er sterkt ledende. Denne strøm føres til summeringspunktet 31• Etterhvert som temperaturøkningen blir langsommere bli også økningen i strøm langsommere, og av den grunn vil strømmen gjennom kapasitansen falle drastisk før det tidspunkt da den endelige temperaturverdi avgis fra proben 19.

Por å utføre denne tidligere forventningskrets 29, (fig. 3) slik at den blir i stand til å gi nøyaktig forutsigelse av verdier, må RC-filteret konstrueres eller trimmes til meget nøyaktige verdier. På grunn av at RC-filteret er en tilnærmelse til en differensiator eksiterer det potensielle unøyaktigheter i signalnivåene. Da kretsens verdier og toleranser dessuten holdes mindre strenge innføres det ytterligere unøyaktigheter. Den tidligere utførelse av denne krets, som beskrevet ovenfor, gir nøyaktig forventning av temperaturen bare etterat en tilstrekkelig tid har gått slik at systemet er kommet et godt stykke opp på arbeidskurve.n når den forventede verdi blir oppnådd.

Selv om det er økonomisk fordelaktig å ta i bruk en tilnærmelse til en differensiator ved hjelp av et RC-filter og det er økonomisk fordelaktig å benytte kretskomponenter med vide toleranser vil man i slike kretser få unøyaktigheter når det gjelder signalene. Den foreliggende forbedrede forventningskrets A er en forbedring over den tidligere krets 29 ved at en mer nøyaktig forventet temperatur oppnås ved anvendelse av like rimelige kretskomponenter. Videre er den forbedrede krets 29-A i stand til å redusere og/eller oppheve virkningene av støtspenninger ved tilkopling og andre kilder til signalfeil som finnes i tidligere kjente kretser.

Den forbedrede forventningskrets 29_A i henhold til oppfinnelsen er vist på fig. 5- Et lavpass RC-filter omfattende en motstand 67 og en kapasitans 69 er i serie med utgangs-ledningen 27 fra broen 23. Kapasitansen 69 er koplet til jord. Utgangen fra dette filter er koplet til den positive inngang for en driftsforsterker 71- Over motstanden 67 er det koplet en bryter 73- Med bryteren 73 sluttet er motstanden 67 shuntkoplet ut av kretsen. Utgangen fra driftsforsterkeren 71 er koplet til summeringspunktet 31 som er det samme som den negative inngang for integratoren 33 i spennings/hastighetsomformeren 13• En tilbakekoplingsledning fra utgangen fra forsterkeren 71 til dens negative inngang inneholder en motstand 75 parallell med kapasitansen 77- Kapasitansen 77 virker som et lavpassfilter.

Utgangen fra driftsforsterkeren 71 er også koplet gjennom en regulerbar motstand 79 til den positive inngang for

en annen forsterker 8l. Utgangen fra denne annen forsterker 81

er koplet til den negative inngang for den første forsterker 71 gjennom en motstand 83- Den negative inngang for den annen forsterker 8l er koplet direkte til dens utgang slik at denne forsterker 8l virker som en spenningsfølekrets. Over den vari-able motstand 79 er det koplet en andre bryter 85- Med denne sluttet er motstanden 79 shuntkoplet ut av kretsen.

Driften av bryterne 73 og 85 er styrt av utgangen fra en 20 sekunds teller 87. Denne teller 87 styres av startbryter 55- Når startbryteren 55 betjenes, starter 20 sekund-telleren en telling på 20 sek. Ved enden av 20 sekunds perioden blir bryterne 73 som normalt er sluttet, brutt slik at motstandene 67 og 79 blir deler av kretsen.

Den positive inngang til den annen forsterker 81 følger utgangen fra forsterkeren 71- Til inngangen for forsterkeren 8l er det koplet en kapasitans 91- En forsterker 89

er koplet som en spenningsfølger og har sin utgang knyttet til den negative inngangsklemme og til kapasitansen 91- Den positive inngangsklemme for denne forsterker 89 er koplet til en spenningsdeler bestående av en første motstand 93 og en andre motstand 95 koplet mellom en referansespenning VREp og jord. Koplingspunktet for de to motstander 93 og 95 er koplet til

den positive klemme for denne forsterker 89- Spenningslekkasje gjennom kapasitansen 91 begrenses av denne forsterkers 89 utgang som er frembrakt av den ohmske spenningsdeler 93, 95 til et nivå tilnærmet svarende til signalnivået midt på skalaen.

Som i den tidligere krets 29 er ledningen 25 fra

broen 23 koplet til en positiv inngang for integratoren 33 gjennom en strømbegrensende motstand 97-

Den forbedrede krets 29-A er i stand til å arbeide

med temperaturprobene 19 som har den følsomhetskurve 67, fig-

4 viser. Imidlertid er RC-tidskonstanten for den forbedrede forventningskrets 29_A forskjellig fra kurven 69 som er vist på fig. 4 når det gjelder den tidligere krets 29- Fig- 6 viser tidskonstantfølsomhetskurven 99 for den forbedrede krets 29-A.

I den forbedrede følsomhetskurve 99 som er vist på fig. 6, er noen deler svarende til den tidligere følsomhetskurve 69, særlig når det gjelder de første 20 sek. av driften. Imidlertid for tid som er lik 20 sek. og over varierer følsomhetskurvene 99 for den forbedrede forventningskrets dramatisk fra den tidligere kjente kretsfølsomhetskurve 69. Fra tidspunktet som er lik 20 sek. og utover vil den eksponensielle del av likningen som beskriver følsomhetskurven for den forbedrede forventningskrets 29-A være identisk med kurven for de første 20 sek., men formen på kurven angir at følsomheten er blitt endret med en multiplikasjonsfaktor. Denne multiplikasjonsfaktor kan justeres ved å justere forholdet mellom motstandene 75 og 83 og er i foreliggende utførelsesform stilt på omtrent 13-

Tiden som tilsvarer 20 sek. perioden og skalaen

eller multiplikasjonsfaktoren på 13 er av særlig betydning for driften av den forbedrede krets 29~A. Ikke bare skal systemet 10 måle med en nøyaktighet på 0,05°C eller bedre over hele skala-området fra 32°C til 43°C, men det skal holde denne denne nøyak-tighet (med feil mindre enn 0,05°C) når hele systemet 10 har romtemperatur på 4°C til 47°C. Ved tiden lik 20 sekunder vil,

på grunn av tidskonstantene (T ) for systemet 10, signalnivåene ha nådd tilnærmet 3Tceller 95 % av det stabile nivå. Med en. forandring i forsterkning til 13 kan kretsen følge med mindre enn 0,05°C feil den temperatur som måles når kretskomponentene har en omgivende temperatur på 4-47°C.

Den forbedrede krets 29-A tilveiebringer først en forbedret komponentutførelse. Ved å bygge inn mikroelektroniske komponenter, såsom en forsterker 71 med sin tilbakekoplings-forsterker 8l fåes en sterkt forbedret differensiator. Videre vil lavpassinngangsfilterét (motstanden 71 og kapasitansen 69) søke å filtrere ut feilsignalet til differensiatoren når disse kan skyldes forflytning av proben 19 fra et målested til et annet. Den annen driftforsterker 8l gir en meget nøyaktig forsterkningsgrad tøed hjelp av denne forventningsdel av kretsen. Den tredje driftsforsterker og dens tilhørende kapasitans 91 skaper et hardt referansepunkt i den forsterkende forsterker.

Når kretsen 29-A benyttes, vil imidlertid, på samme måte som i.alle kretser som anvender kapasitive komponenter, støtbelger ved innkoplinger og tilfeldig støy har tilbøyelig-het til å bli lagret i kapasitansene. Denne ladningsoppbygning er langsom å lade ut og vil skape unøyaktigheter i de frembrakte elektriske signaler. Ved anvendelse av bryterne 73 og 85 blir motstandene 67 og 79 koplet ut av systemet i løpet av de første 20 sek. av driften. Statistisk vil mesteparten av støyen som skyldes støtbølger og støy ved innkopling bli oppfattet av kretsen 29-A i løpet av de første 20 sek. etterat, proben:. er anbrakt ved målestedet og systemet er koplet inn. Ved å ta disse to motstander 67 og 79 ut av systemet kan kapasitansen hurtig lade ut støy som skyldes støtspenninger ved innkopling og opp-sugning av ladning.

Denne forbedrede forventningskrets 29_A kan i korthet sies å virke som følger. Etterat termistorprobene 19 er plasert i omgivelser der temperaturen skal måles begynner proben 19 å bli varmet opp, og spenningsutgangen fra brokretsen 23 begynner å falle direkte proporsjonalt med økningen, i temperaturen på

proben 19 ifølge kurven 69, fig. 4. Dette fallende spenningssignal fremkommer ved ledningen 27 og blir sendt til den positive inngang for forsterkeren 71- Det fallende spenningssignal for de første 20 sek. av driften mates direkte til den positive klemme for forsterkeren 71 fordi motstanden 67 er kortsluttet ved hjelp av bryteren 73- Under de første 20 sek. vil da enhver hurtig svingning i spenning frembrakt ved flytning av proben i måleomgivelsene eller etterat andre forstyrrelser er innført i systemet, f.eks. den opprinnelige tidskonstant eller oppstart-ingstidskonstanten for systemet mates direkte til kapasitansen 69, slik at den positive klemme for forsterkeren 71 nøye følger den inngang som kommer fra termistorproben 19. Ved enden av de 20 sek. vil telleren 87 åpne bryteren 73 slik at kortslutningen

oppheves og motstanden 67 vil virke i ledningen 27 som inngang til den positive klemme for forsterkeren 71» Med innføringen av motstanden 67 i kombinasjon med kapasitansen 69 fremkommer et lavpassfilter hvis tidskonstant er tilnærmet 2 sek. På denne måte vil eventuelle hurtige forandringer i spenning som opptrer som en utgang fra broen 23 bli filtrert ut av dette lavpassfilter. Slik momentan brytning kan oppstå ved momentan mangel på kontakt mellom termistorproben 19 og det område som skal måles eller mellom eventuelle elektromekaniske kretskontakter i systemet 10 eller ved innføring av.kald luft eller andre faktorer på det område der temperaturen skal måles.

Under de første 20 sek. av driften vil dessuten motstanden 79 være kortsluttet ut av systemet av den annen bryter 85. Under denne tilstand vil utgangen fra forsterkeren 71 være koplet direkte til den positive inngang til tilbakekoplings-forsterkeren 8l som er koplet som en spenningsfølger. Denne tilbakekoplingssløyfe innbefatter motstanden 83 i serie med utgangen for forsterkeren 8l til den negative inngang for forsterkeren 71. Under de første 20 sek. av driften vil utgangen fra forsterkeren 71 følge inngangen på sin positive inngangsklemme fra ledningen 27 som fører til summeringspunktet 31, nemlig inngangen til integratoren 33- Dette signal opptrer også ved den positive inngangsklemme for forsterkeren 8l og utgangsklemmen for forsterkeren 8l samt den negative inngangsklemme for forsterkeren 71 gjennom en motstand 83.

Forholdet mellom motstanden 75 og motstanden 83 be-stemmer forsterkerens 71 forsterkningsgrad. Ved enden av perioden på 20 sek., når utgangen fra telleren 87 åpner bryteren 85,

vil motstanden 79 igjen virke i systemet. Denne motstand 79 sammen med kapasitansen 91 skaper en tidskonstant for den positive inngang til forsterkeren 8l, slik at denne inngang til forsterkeren noe mer langsomt følger den spenningsbane som tas av utgangen fra forsterkeren 71- Øyeblikkelig etter gjeninnføring av motstanden 29 etter 20 sek. vil følgetiden for utladning av kapasitansen 91 gjennom motstanden 79 ligge etter fallhastig-heten for spenningsutgangen fra forsterkeren 71- Man har således fått et positivtløpende utgangssignal ved utgangsklemmen for forsterkeren 8l som på sin side opptrer på den negative inngangsklemme for forsterkeren 71• Denne positivtløpende inngang på den negative inngangsklemme for forsterkeren 71 er mer positiv i forhold til den positive klemme for forsterkeren 71- Denne spenningsforskjell blir multiplisert med forsterkningsgraden gjennom forsterkeren 71 som fastlagt av forholdet mellom motstanden 75 og motstanden 83* Dette får utgangsklemmen for forsterkeren 71 til å falle ennu hurtigere enn som angitt med det plutselige fall i kurven 99 på fig. 6. Dette tilsvarer den plutselige økning i spenningsforandringen ved den positive inngang til forsterkeren 71 og reresenterer korreksjonssignalet ved utgangen for forsterkeren 8l. Denne positivtløpende spenning vil fortsette å øke og dermed vil den negativtløpende del av kurven 99 fortsette å falle inntil utladningshastigheten for kapasitansen 91 passer til den fallende spenningsutgan fra utgangsklemmen i forsterkeren 71- Når den inkrementale forandring i

spenning ved utgangen for forsterkeren 71 passer til utladningshastigheten for kapasitansen 91 vil utgangen fra forsterkeren 71 slutte å forandre seg, det vil si den forblir stort sett konstant og representerer den endelige forventede verdi. Denne stabile verdi mates direkte til integratoren 33 og fører til en angivelse av den forventede endelige temperaturverdi på avlesningsanordningen 4l. Når krafttilførselen slås av, tilbakestilles telleren 87 og bryterne 73 og 85 lukkes slik at en eventuell ladning på kapasitansene 69 og 91 blir hurtig utladet. Systemet blir således tilbakestilt når neste temperaturmåling og oppbyg-ning av ladninger eller vandrende utladning som medvirker til feilaktig ladningsoppbygning er eliminert.

Utviklingen av mikroelektroniske kretskomponenter

har forenklet anvendelsen av mer nøyaktige kretskomponenter enn det man hadde til rådighet tidligere. Typiske komponent-verdier for den krets som er vist på fig. 5 er følgende:

Den kretsoppbygning som her er beskrevet skal forstås som illustrerende for oppfinnelsen og ikke oppfattes på noen., begrensende mate. Ekvivalentkretser kan bygges opp uten at man dermed går utenom oppfinnelsens ramme. En alternativ utførelse kan innbefatte en stigekrets av motstander svarende til motstanden 19 og videre, svarende til bryteren 85, og den kan koples . over utgangen fra forsterkeren 71 og den positive inngang til

Claims (8)

1. forsterkeren 8l til innstilling av forskjellige multiplika-sj onsf aktorer for derved å få til ytterligere forskjellige deler av en arbeidskurve som vist på fig. 6. Hvert trinn i stigen kan tre i virksomhet på et forskjellig tidspunkt eller et påfølgende tidspunkt målt fra tidspunktet null og da med forskjellige multiplikasjonsfaktorer. Dette vil sette kurven for denne alternative utførelsesform i stand til å nærme seg asymptoten som tilsvarer den stabile probetemperatur hurtigere og derfor gi den ventede probetemperatur hurtigere enn tidligere. En slik alternativ utførelsesform og andre utførelses-former ligger innenfor oppfinnelsens ramme. Patentkrav■ 1. Elektronisk termometer til medisinsk bruk, omfattende en temperaturfølekrets for avgivelse av et analogt signal som representerer den temperatur som føles,karakterisert vedat kretsen innbefatter en temperaturtransduk-tor med en tidsforsinket utgang, en spennings/hastighetsomformer som er følspm overfor det analoge signal og som skal avgi ens-artede digitale pulser med en gjentagelsesfrekvens som er proporsjonal med den temperatur som føles, og en digital dekoder og avlesningsanordning for gjengivelse av den temperatur som føles, samt en forutsigelseskrets i temperaturfølekretsen for utlikning av transduktorens tidsforsinkelse og for bestemmelse av den endelige temperatur på forhånd for signalnivået fra transduktoren som angir slik endelig temperatur, hvilken forutsigelseskrets frembringer en feilkurve med to skalafaktorer.
2. 2. Elektronisk termometersystem,karakterisert vedat det omfatter en temperaturfølekrets som avgir et analogt signal representerende en temperatur som føles, hvilken temperaturfølekrets innbefatter en temperaturfølende probe og en brokrets forbundet med denne,karakterisert veden forventningskrets som er koplet til utgangen fra brokretsen og avgir et første utgangssignal som representerer et referans.etemperatursignal og et andre utgangssignal med en første del som representerer følsomhetskurven for den følende probes varmeoverføring og en andre del med en første komponent som har en første multiplikasjonsfaktor og en andre komponent som har en andre multiplikasjonsfaktor, og ved at det omfatter en spennings/hastighetsomformerkrets som er følsom overfor de første og andre utgangssignaler fra forventningskretsen til frembringelse av pulser med konstant bredde og amplitude proporsjonalt med den temperatur som føles, samt en kraft- og styrekrets forbundet med temperaturfølekretsen og med den nevnte spennings/hastighetsomformer for å styre deres drift, og en tellekrets med en avlesningsanordning drevet av en digital teller og dekoder for angivelse av den temperatur som føles, hvilke tellekrets er koplet til spennings/hastig-hetsomf ormeren ved hjelp av det nevnte kraft- og styrekrets.
3. 3« Elektronisk termometersystem som angitt i krav 2,karakterisertve.dat den første del av kurven for utgangssignalet fra forventningskretsen fremkommer under de første 20 sek. drift av kretsen, hvilken del er direkte proporsjonal med følsomhetskurven for den følende probes varmeoverføring og ved at den annen del av det annet utgangssignal fremkommer etter 20 sek. drift av kretsen, hvilken annen del har en første komponent som er proporsjonal med probens følsom-hetskurve for varmeoverføring og en andre komponent som er proporsjonal med den signalforskjellen som frembringes av forandringshastigheten for den første komponent multiplisert med en faktor.
4. 4. Forutsigelseskrets for et temperaturmålende elektronisk termometer med en temperaturfølende probe-brokrets som avgir et forsinket utgangssignal representerende den temperatur som måles, hvilken probe-broutgang påvirkes av probens følsomhet ved varmeoverføring og hvilken krets skal avgi et utgangssignal som representerer den nevnte temperatur som måles etterat proben begynner å endre temperatur og før proben når den endelige temperatur,karakterisert vedat kretsen omfatter anordninger som avgir et første signal som er et differensial av probens varmeoverføringskurve under begynnelsen av en første tidsperiode som starter når proben begynner å forandre temperatur,og anordninger til frembringelse av et andre signal med en første komponent som er proporsjonal med et differensial av probens varmeoverf øringskurve og' en andre komponent som er proporsjonal med den signalforskjell som frembringes av forandringshastigheten i den første komponent multiplisert med en faktor, hvilket annet signal avgis under en andre tidsperiode som begynner på et tidspunkt etter at proben begynner å forandre seg, hvilket annet signal går opp til en verdi med toleranser på en verdi som representerer den temperatur som måles før proben når den nevnte endelige temperatur.
5. 5. Krets som angitt i krav 4, karakt' erisert v e d at anordningen som avgir det andre signal gir et første komponentsignal som en multiplikasjonsfaktor for det første signal frembrakt av anordningen som avgir det første signal.
6. 6. Krets som angitt i krav 5>karakterisertv e d at multiplikasjonsfaktoren i det nevnte andre signal er 13-
7. 7. Krets som angitt i krav 6,'karakt e ri s e r. tv v e d at den annen tidsperiode begynner 20 sek. etterat proben å endre sin temperatur.
8. 8. Krets som angitt i krav 7,karakterisert vedat den omfatter midler til reduksjon av transient-støy som kommer inn i anordningen til avgivelse av et første differensialsignal, hvilken anordning er koplet mellom probe-brokretsen og anordningen som avgir det nevnte første signal. 9- Krets som angitt i krav 8,karakterisertv e d at den omfatter anordninger for reduksjon av feilaktig ladningsoppbygning, hvilken anordning er koplet til anordningen til frembringelse av det andre signal og anordninger til .reduksjon av transientstøy.