SU1446493A1 - Цифровой термометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерени  те1 пературы. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и расширение функциональных возможностей за счет устранени  погрешности , вызванной неидентичностью характеристики термопреобразовател  по крутизне. Цифровой термометр содержит заполненный контрастирующей тер- ,мочувствительной жидкостью герметический пр моугольный прозрачный ка-г пилл р с баллоном, расположенные на определенном рассто нии по разные стороны от капилл ра и оптически сопр женные источник света и фотоприемную матрицу. Выходные осветительные торцы уложены вдоль стенки капилл ра равномерно, а входные приемные торцы расположены параллельно выходным осветительным торцам вдоль противоположной стенки капилл ра и уложены в линию с переменным шагом по закону обратной нелинейной характеристики термометра. Осветительные световоды св заны с источником света , приемные световоды выходными торцами пристыкован к фотоприемной матрице, соединенной со схемой регистрации . 3 ил. $ (Л

Description

4i

СО

О9

Изобретение относитс  к измерению температуры, а именно к устройствам дл  измерени  температуры контактны- fи методами с коррекцией нелинейное- ти характеристики первичного измерительного преобразовател  и цифровой индикацией результата измерений.

Цель изобретени  - повышение точмости измерени ,

На фиг,1 приведена функциональна  схема цифрового термометра} на фиг.2 схема регистрации; на фиг.З - график по сн ющий определение функции коррекции нелинейности по фиксированным точкам.

Цифровой термометр содержит заполненный контрастирующей термочувствительной жидкостью герметический пр моугольный прозрачный капилл р 1 с |6аллоном и расположенные на определенном рассто нии по разные стороны от -капилл ра 1 источник 2 света и фотоприемную матрицу 3, оптически сопр женные с помощью осветительных 4 и приемных 5 волоконных световодов одни концы которых, расположенные по разные стороны от капилл ра 1, жестк закреплены ме жду собой и стенкой капилл ра 1, причем выходные освети- тельные торцы 6 уложены вдоль стенки капилл ра 1 равномерно, а входные приемные торцы 7 расположены параллельно к выходным осветительным торцам 6 вдоль противоположной стенки капилл ра 1 и уложены в линию с переменным шагом квантовани  по закону обратной нелинейной характеристики термопреобразовател ; осветительные свет оводы св заны с источником 2 света, а приемные световоды 5 выходными торцами пристыкованы к фотоприемной матрице 3, электрически св занной через соответствующие усилители фототока и компараторы 8 со схе-

Jмой регистрации.

Кроме того, цифровой термометр содержит генератор 9 тактовых импульсов , кольцевой регистр 10, логически элемент И 11, триггер 12 управлени , счетчик 13 числа импульсов, блок 14 индикации, схемы 15 совпадени  и элемент ИЛИ-ПЕ 16, соединенный с вы:ходами схем 15 совпадени , первые входы каждой из схем 15 совпадени 

соединены соответственно с выходами кольцевого регистра 10, вторые входы через соответствующие компараторы 8 соединены с фотоприемной матри

5

0 5 . О Q с

5

5

цей 3,. а выход элемента И1Ш-} Е 16 подсоединен к входу.сброса триггера 12 управлени , выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с входом кольцевого регистра 10 и первым входом логического элемента И 11, первый выход кольцево го регистра 10 с.оединен с S-входом управл ющего тригг ера 12

.и с шиной сброса счетчика 13 числа импульсов, выход, триггера 12 управлени  подключен к второму входу эле- И 11, выход которого соединен со счетным входом счетчика 13 числа импульсов, выход,которого соединен с блоком 14 индикации, который ре- т истрирует числовые значени  абсолютных и относительных значений измер емой температуры и вы.дает световой сигнал при выходе за пределы рабочего диапазона,

На фиг,3.пр ма  17 соответствует линейному закону выходного сигнала цифрового термометра от темпер&туры крива  18 показывает,как мен етс  выходной.сигнал термометра при отсутствии коррекции нелинейности

|термопреобразовател , а крива  19 показывает функцию коррекции нелинейности термопрео.бразовател  (функцию укладки входных торцов 7 приемных световодов 5) ,

Цифровой термометр работает следующим образом.

Генератор 9 тактовых импульсов выдает импульсы на синхронизирующий вход кольцевого регистра 10 и на логический элемент И 11, С кольцевого регистра 10 на входы схем 15 совпадени  поступает последовательность импульсов, сдвинутых друг относительно друга на T/N, где Т - период следовани  импульсов; а N - количество измер емых уровней температуры. Первый импульс кольцевого регистра 10 сбрасывает в нулевое положение счетчик 13 числа импульсов и переключает триггер 12 управлени  в положение, при котором единичный потенциал имеет первый вход логического элемента И 11. В результате через логический элемент И 11 проход т тактовые им- пульсы генератора 9. на счетчик- 13 числа импульсов, С изменением уровн  ртути в капилл ре 1 на величину ЛЬ световой поток воспринимаетс  только теми установленными вдоль прозрачного капилл ра .1 приемными световодами 5, входные торцы 7 которых расположены выше уровн  ртути. Восприн тый волоконными световодами световой поток направл етс  на соединение с ними фотоприемную матрицу 3, электрические сигналы которой через соответствующие усилители фототока и компараторы 8 поступают к первым входам схем 15 совпадени  и при поступлении на вторые входы схем 15 совпадени  импульсов от кольцевого регистра 10 на выходах схем 15 совпадени , соответствующих освещенному уровню, будет сигнал 1 О

нал

, не освещенному - сиг , а в паузах между импульсами кольцевого регистра 10 - сигнал уровн  о. В результате дл  неосвещенных приемньк торцов 7 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 сигнал представл ет собой последовательность импульсов , период которых определ етс  периодом следовани  импульса кольцевого регистра 10, а длительность определ етс  длительностью импульса -.генератора 9 тактовых импульсов. Пербый же импульс этой последовательности , поступа  на вход сброса триггера 12 управлени , опрокидывает его в положение, при котором снимаетс  высокое напр жение с первого входа логического элемента И 11, и импульс генератора 9 тактовых импульсов не проходит на счетчик 13 числа импуль сов. На счетчике 13 числа импульсов остаетс  зафиксированным число, пропорциональное температуре вплоть до по влени  следующего пускового импульса , выдаваемого кольцевым регистром 10. Такой процесс счета происходит до тех пор, пока не произойдет изменение уровн  ртути термопреобразовател . Результаты измерений индицируютс  блоком 14 индикации.

Дл  получени  на выходе цифрового термометра характеристики (крива  17) линейно завис щей от измер емой температуры , достаточно к характеристике термопреобразовател  (крива  18) прибавить функцию коррекции нелиней

10

20

0

15 25

5

0

5

0

ности термопреобразовател  (крива  19), котора  может быть определена при градуировке.термопреобразовател  экспериментально. Ввиду выраженно,й дл  контактных термопреобразователей нелинейности характеристики (крива  18), функци  коррекции нелинейности (крива  19) аппроксимируетс  ступенчатой функцией, определ ющей шаг укладки входных приемных торцов 7 световодов . При любом значении темпераг туры максимальна  погрешность измерени  температуры определ етс  погрешностью укладки входных торцов 7 световодов и половиной шага квантовани  частоты генератора 9 тактовых импульсов и может быть достаточно малой.

Цифровой термометр позвол ет измер ть температуру с более высокой точностью, благодар  исключению нелинейной погрешности термопреобразо- вател  и позвол ет расширить сферу применени  устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой термометр, содержащий заполненный контрастирующей термо чувствительной жидкостью герметический пр моугольный прозрачный капилл р с баллоном, схему регистрации, расположенные по разные стороны от капилл ра, и оптически сопр женные с ним посредством световодов источник света и фотоприемную матрицу, причем выходные осветительные торцы.световодов уложены вдоль стенки,капилл ра равномерно и примыкают друг к другу, входнне приемные торцы световодов уложены вдоль противоположной стенки капилл ра и примыкают друг к другу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , входные приемные торцы световодов выполнены разной величины с.увеличением размера|ПО закону обратно нелинейной характеристики термочувствительной жидкости.

   Схема регистрации

   8

   Фие.1

   15

   /4

   О1Z

   13

   15

   16

   S

   10

   Фиг.2