Фаг. 1 Изобретение относитс к температурным измерени м и может быть использовано дл измерени температуры контактным методом с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом, например пьезокварцевых , а также дл измерени других фи зических величин датчиками с частотным выходным сигналом. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени температуры путем снижени составл ницей погрешности , вносимой умножителем. На фиг. 1 представлена схема цифрового термометра; на фиг. временна диаграмма, описывающа ее работу f на фиг. 3 - схема добавлени импульса; на фиг. 4 - схема формировани временных интервалов. Цифровойтермометр (фиг.1) содержит термопреобразователь 1 с частотным выходным сигналом, умножитель 2 частоты, опорный генератор 3, ключ 4 схему 5 добавлени импульса, схему 6 формировани временных интервалов, счетчик 7 счетного интервала, схему ИЛИ 8, реверсивный счетчик 9, формирующий результат измерени дл младших разр дов цифрового индикатора 10 счетчик 11 результата, формирующий результат измерени дл старших разр дов цифрового индикатора 10, при ЭТОМ входы 12-15 схемы добавлени импульса соединены соответственно с управл ющим входом ключа 4, выходом термопреобразовател 1, выходом реверсивного- счетчика 9 и выходом млад шего разр да счетчика 11, а выход 16 подключен к схеме ИЛИ 8, входы 17 19 схемы 6 формировани временных ин тервалов соединены соответственно с выходом термопреобразовател , выходом умножител и выходом счетчика 7 счетного интервала, а выходы 20 и 21 подключены к входам реверсивного счетчика 9. Схема 5 добавлени импульса (фиг. 3) содержит два инвертора 22 и 23, схему 24 задержки, схему ИЛИ 25,схему 26 равнозначности, триггер 27, схемы И 28 и 29, триггер 30 и схему И 31, выход которой соединен с выходом 16, а входы подключены соответственно к .входу 13, соединенному с первым входом схемы И 28, и пр мому выходу триггера 30, вход S устано ки в единицу которого соединен е потенциалом земли, D-вход подключен к обратному выходу триггера 27, Свход соединен с выходом схемы И 28, а R-вход подключен к выходу схемы РШИ 29 и первому входу схемы ИЛИ 25, второй вход которой соединен с входом 14, а выход подключен к S-входу триггера 27, D- и R-входы которого соединены с потенциалом земли, а Свход подключен к входу 12 и через схему НЕ 23 подключен к второму входу схемы И 28 и первому входу схемы И 29, второй вход которой соединен с выходом схемы 26 равнозначности, причем к входу 15 подключены второй вход схемы 26 равнозначности и вход инвертора 22, выход которого через схему 24 задержки соединен с первым входом схемы 26 равнозначности. Схема 6 формировани временных интервалов (фиг.4) содержит два инвертора 32 и 33, два триггера 34 и 35 и две схемы И 36 и 37, причем Sвходы установки в единицу триггеров 34 и 35 подключены к потенциалу земли, а их R-входы установки- в нуль вместе с входом инвертора 33, выход которого соединен с информационными Dвходами триггеров 34 и 35, подключены к входу t7, а вход 19 соединен с тактирующим С-входом триггера 34 и входом инвертора 32, выход которого подключен к тактирующему С-входу триггера 35, соединенному своим выходом с вторым входом схемы И 37, первый вход которой вместе с вторым входом схемы И 36, соединенной своим первым входом с выходом триггера 34, подключены к входу 18, выход 20 соединен с выходом схемы И 36, а выход 21 - с выходом схемы И 37. Цифровой термометр работает следующим образом. При высоком уровне сигнала Tj,, (фиг.2,а), поступающего с выхода счетчика 7 счетного интервала на управл ющий вход ключа 4, импульсы измер емой частоты fx (фиг.2,б) через схему ИЛИ 8 поступают на счетный вход счетчика 11 результата (фиг.2,е), увеличива его содержимое каждым импульсом на единицу. Кроме того, сигнал с термопреобразовател 1 через умножитель 2 частоты поступает на вход 18 схемы 6 формировани временных интервалов, пропускающей сигнал с частотой k f;( (К - коэффициент умножени 2 частоты) на один из счетных входов реверсивного счетчика 9 результата только за интервалы врем ни, представл ющие нецелые части пе риода измер емого сигнала и обозначенные через At и л t. (фиг. 2, а). Дл общего случа несинхронности начала счетного интервала Ty,j,c импульсами измер емого сигнала термопреобразовател алгоритм работы цифр вого термометра, следующий из временной диаграммы (фиг.2,а,б), описы ваетс выражением K-f..+(n-1)q+4t,-K-f где N - содержимое счетчика результата после окончани цикла измерени (результат измерени ) ; fit, - интервал времени между нача лом счетного интервала Тц и первым входным импульсом i tj - интервал времени между последним входным импульсом и окончанием счетного интер вала ; п - число импульсов, попадающи за счетный интервал Т, в счетчик 11 результата q - вес единицы младшего разр да счетчика 11 результат Длительность счетного интервала имеет вид ut ,+(n-1) ( 2) где Тц- длительность периода измер емого сигнала. Так как выделение временного интервала utj св зано с определенными трудност ми, то предпочтительно выделить временной интервал йtg,yчитьгаа очевидное соотношение ut,T,-ut, Если представить коэффициент умножени К умножител частоты 2 в вид К К(1 + ), где Кр - номинальный коэффициент умножени - погрешность коэффициента умножени , включающа статическую и динамическую составл ющие , с учетом необходимости обеспечени услови алгоритм работы цифрового термометра может быть представлен выражением (n-1)+K f(it, (6) В выражении (6) вьщел ем составл ющую (ut,-H,-ut,), MA -у -X -3характеризующую работу реверсивного счетчика 9 и показьшающую, что он должен быть реверсивным. Так как значени длительностей временных интервалов At, и it, могут измен тьс в пределах О-Т,, , то справедливо неравенство О (it,) 2Т, показавшее, что вьфажение t,j всегда положительно, что обосно .Бывает реализацию счетчика 11 результата в виде однонаправленного счетчика , так как отпадает необходимость в заеме единицы. Тогда емкость реверсивного счетчика 9 результата определ етс выражением А акс показывающим, что старший разр д реверсивного счетчика 9 результата имеет такой же вес, сак и младший разр д счетчика 11 результата. Поэтому при единичном состо нии старшего разр да реверсивного счетчика 9 после окончани временного интервала ut . необходимо добавить в счетчик 11 результата один импульс, дл чего и предназначена схема 5 добавлени импульса . Если заменить добавление Kf. Т, импульсов в реверсивный счетчик 9 результата его установкой в состо ние К до начала цикла измерени , то выражение (7) примет вид Nл,.-Лt,)-ьK. (10) Из выражени (6) следует также, что число поступающих в счетчик 11 результата импульсгв необходимо уменьшить на единицу, что реализуетс при его предустановке. При работе цифрового термометра, триггером 27 схемы добавлени импульса емкость реверсивного счетчика увеичиваетс до требуемого выражением (9) значени , а его установка в сото ние Kj, реализуетс установкой риггера 27 в нулевое состо ние (в альнейшем используетс инверсный ыход триггера 27) поступающим через ход 12 схемы 5 формировани временых интервалов на его тактирующийPhage. 1 The invention relates to temperature measurements and can be used to measure temperature by contact using thermocouples with a frequency output signal, such as piezoquartz, as well as to measure other physical quantities by sensors with a frequency output signal. The aim of the invention is to improve the accuracy of temperature measurement by reducing the component of the error introduced by the multiplier. FIG. 1 shows a digital thermometer; in fig. A time diagram describing its operation f in FIG. 3 is a pulse addition circuit; in fig. 4 is a diagram of the formation of time intervals. The digital thermometer (Fig. 1) contains a thermocoupler 1 with a frequency output signal, a multiplier 2 frequencies, a reference generator 3, a key 4, a pulse addition circuit 5, a time interval shaping circuit 6, a counting counter 7, a counting circuit OR 8, a reversible counter 9 forming the result measurements for the lower bits of the digital indicator 10; the result counter 11, which forms the measurement result for the higher bits of the digital indicator 10; with THIS, the inputs 12-15 of the pulse addition circuit are connected respectively to the control input to Switch 4, output of thermal converter 1, output of reversible counter 9 and output of low bit counter 11, and output 16 is connected to the OR circuit 8, inputs 17 19 of time interval formation circuit 6 are connected to the output of the thermal converter, output of the multiplier and the output of the counter 7 of the counting interval, and the outputs 20 and 21 are connected to the inputs of the reversible counter 9. The pulse addition circuit 5 (FIG. 3) contains two inverters 22 and 23, a delay circuit 24, an OR circuit 25, an equivalence circuit 26, a trigger 27, AND circuits 28 and 29, trigger 30 and circuit AND 31, exit cat the swarm is connected to the output 16, and the inputs are connected respectively to the input 13 connected to the first input of the circuit 28 and the forward output of the trigger 30, the input S is set to a unit which is connected by ground potential, the D input is connected to the reverse output of the trigger 27, The output is connected to the output of the AND 28 circuit, and the R input is connected to the output of the RSHI circuit 29 and the first input of the OR circuit 25, the second input of which is connected to the input 14, and the output is connected to the S input of the trigger 27, D- and R- the inputs of which are connected to the ground potential, and the outlet is connected to the input 12 and through the circuit NOT 23 is connected to the second To the input of the circuit AND 28 and the first input of circuit 29, the second input of which is connected to the output of the circuit of equivalence 26, the second input of the circuit of equivalence 26 and the input of the inverter 22 connected to the input 15 of the circuit of 26 . Scheme 6 of the formation of time intervals (figure 4) contains two inverters 32 and 33, two triggers 34 and 35 and two circuits And 36 and 37, with the inputs of the installation in the unit triggers 34 and 35 connected to the ground potential, and their R-inputs installation - to zero together with the input of the inverter 33, the output of which is connected to the information D inputs of the flip-flops 34 and 35, are connected to the input t7, and the input 19 is connected to the clocking C-input of the flip-flop 34 and the input of the inverter 32, the output of which is connected to the clocking C-input of the trigger 35, connected by its output to the second input of the circuit 37, the first input to Ora together with the second input of AND gate 36 connected to its first input with the output of flip-flop 34 are connected to the inlet 18, outlet 20 connected to the output of AND gate 36 and the output 21 - yield the AND circuit 37. Digital thermometer operates as follows. At a high level of the signal Tj ,, (Fig. 2, a) coming from the output of the counter 7 of the counting interval to the control input of the key 4, the pulses of the measured frequency fx (Fig. 2, b) through the OR circuit 8 arrive at the counting input of the counter 11 results (figure 2, e), increasing its content with each pulse by one. In addition, the signal from the thermocoupler 1 through frequency multiplier 2 is fed to the input 18 of the time interval formation circuit 6, which passes the signal with frequency kf; ((K is the multiplication factor of 2 frequencies) to one of the counting inputs of the reversible counter 9 for only the time intervals , representing non-integral parts of the period of the measured signal and denoted by At and l t. (Fig. 2, a) For the general case of nonsynchrony of the beginning of the counting interval Ty, j, c pulses of the measured signal of the thermocoupler, the algorithm uses the digital term The tra following from the timing diagram (Fig. 2, a, b) is described by the expression Kf .. + (n-1) q + 4t, -Kf where N is the content of the result counter after the end of the measurement cycle (measurement result); , is the time interval between the beginning of the counting interval Tc and the first input pulse i tj is the time interval between the last input pulse and the end of the counting interval; n is the number of pulses falling within the counting interval T, the counter 11 of the result q is the unit weight of the least significant yes counter 11 result The duration of the counting interval is of the form ut, + (n-1) (2) where Тц- duration of the measured signal period. Since the selection of the time interval utj is associated with certain difficulties, it is preferable to single out the time interval t tg, read out the obvious relation ut, T, –ut. If we present the multiplication factor K of frequency multiplier 2 in the form K K (1 +), where Kp is nominal multiplication factor - the error of the multiplication factor, including static and dynamic components, taking into account the need to ensure the condition, the algorithm of operation of a digital thermometer can be represented by the expression (n-1) + K f (it, (6) In expression (6)) Yuschu u (ut, -H, -ut,), MA -y -X-3 describing the operation of the reversible counter 9 and indicating that it should be reversible. Since the values of the durations of the time intervals At, and it, can vary within O- T ,, then the inequality is O (it,) 2Т, which showed that the extrusion t, j is always positive, which is justified. There is a realization of the result 11 in the form of a unidirectional counter, since there is no need for a unit loan. Then the capacity of the reversible counter 9 of the result is determined by the expression A ax indicating that the most significant bit of the reversible counter 9 of the result has the same weight, sac and low order of the counter 11 of the result. Therefore, in a single state, the most significant bit of the reversible counter 9 is after the expiration of the time interval ut. It is necessary to add one pulse to the counter 11 of the result, for which the pulse addition circuit 5 is intended. If you replace the addition of Kf. T, of the pulses in the reversible counter 9 of the result of its installation in the state K before the start of the measurement cycle, the expression (7) takes the form NL ,.- LT,) - k. (10) It also follows from expression (6) that the number of impulses produced in counter 11 must be reduced by one, which is realized when it is preset. When the digital thermometer operates, trigger 27 of the pulse addition circuit increases the capacity of the reversible counter to the required value by expression (9), and its setting at Kj is realized by setting the trigger 27 to the zero state (in what follows, the inverted trigger 27 is used) 12 diagrams 5 forming time intervals for its clocking
вход передним фронтом сигнала Т,,, в момент времени t (фнг.2,а), Этнм же фронтом сигнала Т, , поступающего через вход 19 схемы 6 формировани временных интервалов на тактирующий вход триггера 34, последний устанавливаетс в единичное состо ние, если в момент времени t поступающий через вход 17 схемы 6 формировани временных интервалов на вход инвертора 38 сигнал термопреобразовател 1 имеет низкий уровень. В противном случае триггер остаетс в кулевом состо нии, в которое он установлен не позже, чем в момент времени tg (фиг.2зб), поступающими через вход 17 на входы установки в нуль триггеров ЗА и 35 схемы. 6 формировани временных интерзалов ш-тульсами измер емой частоты f . Таким Образом, инвертор 33 схемы 6 формировани временных интервалов разрешает установку триггера 34 В единичное состо ние только в том случае, когда з моме5-зт времени ti, (начало счетного интервала Т(,,) не поступает импул1 с измер емой частоты термопреобразовател 1 через ключ 4 и схему ИЛИ 8 на счетньм вход счетчика 11 результата.the input is the leading edge of the signal T ,,, at the moment of time t (fng.2, a), the same edge of the signal T, coming through the input 19 of the time interval forming circuit 6 to the clock input of the trigger 34, the latter is set to one if at time t, the input of the thermal converter 1 at the input 17 of the circuit 6 for forming time intervals to the input of the inverter 38 is low. Otherwise, the trigger remains in the cool state, in which it is installed no later than at time tg (Fig. 2b), coming through input 17 to the inputs for setting the triggers FOR and 35 of the circuit to zero. 6 forming time intervals by measuring the measured frequency f. Thus, the inverter 33 of the time interval formation circuit 6 permits the installation of the trigger 34 to the single state only when the torque 5i time ti (the beginning of the counting interval T (,,) does not receive the pulse 1 from the measured frequency of the thermal converter 1 through key 4 and the scheme OR 8 at the counting input of the counter 11 of the result.
При включенном триггере 34 схемы 6 формировани временных интервалов поступающие с выхода умножител час тоты 2 через вход 18 и второй вход схемы И 36 схемы 6 формировани временных интервглов импульеы с частотой следовани Kfj с ее выхода через выход 20 схемы 6 формировани временных интервалов (фиг.2,в) подаютс на вход пр мого счета реверсивного счетчика 9, состо ние которого каждым поступающим импульсом увеличиваетс на единицу (фиг,25д), начина от состо ни К (триггер 27 схемы 5 добавлени импульса н:аходитс в нулевом состо нии). Поступлением первого после подачи сигнала Т„,.. импУльсаWhen the trigger 34 of the time interval formation circuit 6 is turned on, frequency 2 is output from the multiplier output through input 18 and the second input of circuit AND 36 of time interval formation circuit 6 pulses with the following frequency Kfj from its output through output 20 of time slot formation circuit 6 (Fig. 2) , c) are fed to the input of the forward count of the reversible counter 9, the state of which by each incoming pulse increases by one (FIG. 25d), starting from the state K (trigger 27 of the pulse addition circuit 5: is in the zero state). The arrival of the first after the signal T „, .. impulses
П }гN} g
измер емой частоты fj, на вход 17 схемы 6 формировани временных интервалов в момент времени t| (фиг, 2, б) сбрасываетс триггер 34 и прекраглаетс счет импульсов умноженной частоты в реверсивном счетчике 9, а поступающие через ключ 4 и схему ИЛИ 8 импульсы измер емой частоты подсчитываютс счетчиком 11 результата. Г1о вле нием в момент времени t, (комец счетного интервала T,j) заднего фронта сигнала Ти,,,., , поступающего через входof the measured frequency fj, to the input 17 of the circuit 6 for the formation of time intervals at time t | (FIG. 2 b) the trigger 34 is reset and the multiplied frequency pulses in the reversing counter 9 are stopped, and the measured frequency pulses received through the key 4 and the OR 8 circuit are counted by the result counter 11. Г1о at the moment of time t, (kometsa countable interval T, j) of the trailing edge of the signal Ti ,,,., Coming through the input