SU757876A1 - Temperature measuring device - Google Patents
Temperature measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- SU757876A1 SU757876A1 SU782600279A SU2600279A SU757876A1 SU 757876 A1 SU757876 A1 SU 757876A1 SU 782600279 A SU782600279 A SU 782600279A SU 2600279 A SU2600279 A SU 2600279A SU 757876 A1 SU757876 A1 SU 757876A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- storage unit
- temperature
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к области термометрии, преимущественно к измерению температуры объектов.The invention relates to the field of thermometry, mainly to the measurement of the temperature of objects.
Известно устройство для измерения $ температуры, содержащее преобразователь температуры, схему измерения, блок индикации [Ϊ].A device for measuring temperature is known, containing a temperature converter, a measuring circuit, a display unit [.].
Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения, Ю так как его работа основана на предложении о неизменности постоянной времени датчика температуры. На самом деле переходный процесс на выходе датчика определяется не только его|5 собственной постоянной, но в значительной степени зависит от характера взаимодействия системы датчик - измеряемое тело: плотный или неплотный контакт (наличие теплового сопротив- 20 ления), сухой или мокрый датчик (стерилизация при медицинских измерениях) , характер поверхности тела, теп— лообмен. Все это приводит к непредсказуемым изменениям постоянной вре- 25 мени переходного процесса и, в свою очередь, к большой погрешности измерения известного устройства, имеющего фиксированную настройку и не учитывающего эти изменения. 30However, the known device has insufficient measurement accuracy, since its operation is based on the proposal that the time constant of the temperature sensor is constant. In fact, the transient at the output of the sensor is determined not only by its own constant, but largely depends on the nature of the interaction of the sensor-measured body system: tight or loose contact (presence of thermal resistance), dry or wet sensor (sterilization in medical measurements), the nature of the body surface, heat exchange. All this leads to unpredictable changes in the constant time of the transient process and, in turn, to a large measurement error of the known device, which has a fixed setting and does not take into account these changes. thirty
22
Наиболее близким к данному предложению по технической сущности явля ется устройство для измерения температуры, содержащее блок индикации, последовательно включенные преобразователь температуры, нуль-орган, блок выдержки времени, запоминающий блок, один вход которого подключен к выходу преобразователя температуры а его управляющий вход подсоединен к выходу блока выдержки времени [2].The closest to this proposal to the technical entity is a device for measuring temperature, containing a display unit, a series-connected temperature converter, a null organ, a time delay block, a storage unit, one input of which is connected to the output of the temperature converter and its control input is connected to the output block time delay [2].
Однако данному устройству присущи серьезные недостатки - влияние на точность измерения окружающей температуры (начального охлаждения датчика), а также сильное влияние изменения постоянной времени переход ного процесса на выходе датчика, зависящего от характера взаимодействия системы датчик-тело, что не позволяет получить значительный выигрыш в быстродействии.However, this device has serious drawbacks - the effect on the measurement accuracy of the ambient temperature (initial sensor cooling), as well as the strong effect of a change in the time constant of the transition process at the sensor output, depending on the nature of the sensor – body system interaction, which does not allow for a significant performance gain .
Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном увеличении быстродействия устройства, для чего введены в него дифференцирующий блок, делитель напряжения, компаратор, дифференциальный усилитель, линейный сумматор.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy while simultaneously increasing the speed of the device, for which a differentiating unit, a voltage divider, a comparator, a differential amplifier, a linear adder are introduced into it.
33
757876757876
4four
дополнительные первый и второй запоминающие блоки, причем вход дифференцирующего блока соединен с выходом преобразователя температуры, выход дифференцирующего блока соединен со входом первого дополнительного запо- минающего блока и с первым входом 3 additional first and second storage units, with the input of the differentiating unit connected to the output of the temperature converter, the output of the differentiating unit connected to the input of the first additional storage unit and to the first input 3
компаратора, выход первого дополнительного запоминающего блока подключен ко входу делителя напряжения, выход которого соединен со вторым входом компаратора, управляющий вход первого дополнительного запоминающего блока соединен с выходом блока выдержки времени, а управляющий вход второго - с выходом компаратора, выход дифференциального усилителя сое-15 динен с первым входом линейного сумматора, выход линейного сумматора подключен ко входу второго дополнительного запоминающего блока, выход которого соединен со входом блока ин- 20 дикации, неинвертирующий вход дифференциального усилителя и второй вход линейного сумматора соединены с выходом преобразователя температуры, а инвертирующий вход - с выходом запо-25 минающего блока, причем нуль-орган выполнен в виде устройства фиксации начала измерения, а второй дополнительный запоминающий блок выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя.the comparator, the output of the first additional storage unit is connected to the input of the voltage divider, the output of which is connected to the second input of the comparator, the control input of the first additional storage unit is connected to the output of the time delay unit, and the control input of the second - to the output of the comparator, the output of the differential amplifier soy-15 dinen with the first input of the linear adder, the output of the linear adder is connected to the input of the second additional memory block, the output of which is connected to the input of the block of the 20 and, the non-inverting input of the differential amplifier and the second input of the linear adder are connected to the output of the temperature converter, and the inverting input is connected to the output of the memorizing block, the zero-body is designed as a device for fixing the beginning of the measurement, and the second additional storage unit is designed as an analog -digital converter.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы изменения напряжения (и) во времениFIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2 - diagrams of voltage (s) over time
Устройство для измерения температуры содержит преобразователь температуры 1, нуль-орган 2, блок выдержки времени 3, запоминающий блок 4, дифференцирующий блок 5, запоминающий 40 блок 6, делитель напряжения 7, компаратор 8, дифференциальный усилитель 9, линейный сумматор 10, запоминающий блок 11, блок индикации 12.The device for measuring temperature contains a temperature transducer 1, a null organ 2, a time delay unit 3, a storage unit 4, a differentiating unit 5, a storage unit 40, a voltage divider 7, a comparator 8, a differential amplifier 9, a linear adder 10, a storage unit 11 , display unit 12.
Устройство работает следующим 45The device works as follows 45
образом.in a way.
После подключения датчика к объему измерения на выходе преобразователя температуры 1 начинает нарастать напряжение (и, на фиг. 3). В момент 50After connecting the sensor to the measurement volume at the output of the temperature converter 1, the voltage begins to increase (and, in Fig. 3). At time 50
нуль-орган срабатывает и запускает блок выдержки 3, который через фиксированный интервал времени фиксирует напряжение на выходе запоминающего блока 4 на уровне и(и6 55the zero-body triggers and starts the exposure block 3, which after a fixed time interval fixes the voltage at the output of the storage unit 4 at the level and (and 6 55
на фиг. 3). В то же самое время на выходе дифференцирующего блока 5 формируется производная сигнала на выходе преобразователя температуры (и«, на фиг. 3) . В момент времени ι, запоминающий блок 6 фиксирует на 60in fig. 3). At the same time, the derivative of the signal at the output of the temperature transducer is formed at the output of differentiating unit 5 (and “, in FIG. 3). At time ι, the storage unit 6 fixes at 60
своем выходе значение производной, соответствующей моменту ц, и далее это значение через делитель напряжения 7 с коэффициентом деления А (ϋ5 на фиг. 3) подается на первый 65its output is the value of the derivative corresponding to the moment q, and then this value is fed through the voltage divider 7 with the division factor A (на 5 in Fig. 3) to the first 65
вход компаратора 8, на второй вход которого подается сигнал с выхода дифференцирующего блока 5. Информация с выхода линейного сумматора 10 подается на вход запоминающего блока 11. В момент времени £2 напряжения на входах компаратора сравниваются, он срабатывает и, в свою очередь, фиксирует напряжение на выходе запоминающего блока 11 на уровнеthe input of the comparator 8, to the second input of which a signal is supplied from the output of the differentiating unit 5. Information from the output of the linear adder 10 is fed to the input of the storage unit 11. At the time moment £ 2 the voltages at the inputs of the comparator are compared, it operates and, in turn, fixes the voltage at the output of the storage unit 11 level
^9 + ι-а " -υπΊ ) » (!)^ 9 + ι-a "- υ πΊ)" (!)
где ип2 - напряжение на выходе преобразователя температуры в момент времениwhere and n2 is the voltage at the output of the temperature converter at the moment of time
1/1-А - коэффициент усиления дифференциального усилителя;1/1-A is the gain of the differential amplifier;
А - коэффициент передачи делителя напряжения.And - the transfer coefficient of the voltage divider.
Это значение фиксируется блоком индикации как измеренное значение температуры.This value is fixed by the display unit as a measured temperature value.
Можно показать и теоретически и экспериментально, что в момент времени £ζ величина 11^, описываемая выражением (1), является точным значением измеряемой величины 11т и не зависит ни от начального охлаждения дат чика (ин на фиг. 3), ни от величины постоянной времени переходного про цесса на выходе датчика. Процесс на выходе преобразователя температуры описывается выражениемIt can be shown both theoretically and experimentally that at time £ ζ the value 11 ^ described by expression (1) is the exact value of the measured value 11 t and does not depend either on the initial cooling of the sensor (and n in Fig. 3), nor on the values of the time constant of the transient process at the sensor output. The process at the output of the temperature converter is described by the expression
-Б/г-B / g
и4 (О = (ит-ин) · (1 -ζ °) + ин,(2)and 4 (O = (and t - n ) · (1 -ζ °) + and n , (2)
где 'Со“ постоянная времени переходного процесса на выходе датчика температуры.where "С о " is the transient time constant at the temperature sensor output.
Производная выражения (2) (сигнал на выходе дифференцирующего блока) будет иметь видThe derivative of expression (2) (the signal at the output of the differentiating unit) will be
и; (£) = и4 = (ит -ин) £ е (°з)and; (£) = and 4 = (and t - and n ) £ e (° C)
Из диаграмм [Д и Щ· на фиг. 3 и из (3) следует, что в момент времени £2 (момент срабатывания компаратора) выполняется условиеFrom the diagrams [D and Sch · in FIG. 3 and from (3) it follows that at the time moment £ 2 (the moment of operation of the comparator) the condition
и4 (£2)/и4 (ц)=а= соп3£=г(4)and 4 (£ 2 ) / and 4 (c) = a = con 3 £ = r (4)
Так как Ιζ, ( £^ )=им , Щ ( £ ) =иП2 , то, используя выражения (2) и (4) и подставляя соответствующие значения в выражение (1), можно легко убедиться, что и9=ит. В предлагаемой схеме автоматически отыскивается такая точка на переходной характеристике (£г), которая обеспечивает исключение влияния изменения Ъо и им на результат измерения.Since Ιζ, (£ ^) = and m , U (£) = and P2 , then using expressions (2) and (4) and substituting the corresponding values in expression (1), one can easily verify that 9 = and t . In the proposed scheme, a point is searched automatically to transient response (£ g), which provides elimination of the influence of changes and b and m in the measurement result.
Время измерения можно еще больше уменьшить, если запускать устройство выдержки времени не в момент £о (с помощью нуль-органа), а в момент £ —0. Для этого в качестве нуль-органа можно использовать устройство фиксации начала измерения, которое может быть реализовано с помощью дифференцирующей цепочки и усилителя. Такое устройство преоб5The measurement time can be further reduced if the run time exposure device is not at the time of £ (via body-zero), and when £ -0. To do this, as a null organ, you can use a fixing device for the beginning of the measurement, which can be implemented using a differentiating chain and an amplifier. Such a device is
757876757876
66
разует медленные изменения входного сигнала в быстрые выходные с большой амплитудой.Strikes slow changes of the input signal to fast output with a large amplitude.
В случае, если устройство для измерения температуры должно иметь цифровой выход, в качестве запоминающего блока 11 (см. фиг. 2) может быть использован аналого-цифровой преобразователь с однократным запуском, который фиксирует в момент времени цифровой код, соответствующий измеренному значению.In case the device for temperature measurement should have a digital output, a single-start analog-to-digital converter can be used as a storage unit 11 (see Fig. 2), which captures a digital code corresponding to the measured value at the time.
Настройка предлагаемого устройства не требует проведения специальных температурных измерений и заключается только в подстройке коэффициента усиления дифференциального усилителя в соответствии с выбранным коэффициентом передачи делителя напряжения 7 (см. фиг. 2), что является достоинством с точки зрения технологичности схемы.The setup of the proposed device does not require special temperature measurements and consists only in adjusting the gain of the differential amplifier in accordance with the selected transfer ratio of the voltage divider 7 (see Fig. 2), which is an advantage from the point of view of the processability of the circuit.
Конкретная реализация предлагаемого устройства не представляет затруднений. Преобразователь температуры, нуль-орган, дифференцирующий блок, компаратор, дифференциальный усилитель и линейный сумматор легко реализуются с помощью операционных усилителей по стандартной схемотехнике, блок выдержки времени реализуется, например, с помощью одновибратора, делитель напряжения на резисторах, запоминающий блок - с помощью ключа и конденсатора.The specific implementation of the proposed device is not difficult. A temperature converter, a zero-body, a differentiating unit, a comparator, a differential amplifier and a linear adder can be easily realized with the help of operational amplifiers according to standard circuitry, the time delay unit is implemented, for example, using a single vibrator, a voltage divider on the resistors, a memory unit using a key and condenser.
Сравнительные испытания прототипа и предложенного устройства при одинаковых условиях показали одновременное повышение точности в 2-3 ра за и быстродействия - в 5-10 раз.Comparative tests of the prototype and the proposed device under the same conditions showed a simultaneous increase in accuracy of 2-3 times and speed - 5-10 times.
10ten
1515
2020
2525
30thirty
3535
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782600279A SU757876A1 (en) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Temperature measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782600279A SU757876A1 (en) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Temperature measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU757876A1 true SU757876A1 (en) | 1980-08-23 |
Family
ID=20757785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782600279A SU757876A1 (en) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Temperature measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU757876A1 (en) |
-
1978
- 1978-04-06 SU SU782600279A patent/SU757876A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU757876A1 (en) | Temperature measuring device | |
US3892281A (en) | Temperature measuring system having sensor time constant compensation | |
JP3410562B2 (en) | Temperature / wind speed measurement device | |
SU708177A1 (en) | Noise thermometer | |
SU939963A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU851119A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU898610A1 (en) | Pulse-time temperature transducer | |
SU1394068A1 (en) | Device for measuring thermal lag factor of temperature-sensitive elements | |
SU474702A1 (en) | Temperature measuring device | |
SU1027634A1 (en) | Ac voltage digital voltmeter | |
SU1023211A1 (en) | Digital thermometer | |
SU1150545A1 (en) | Device for measuring speed of gaseous and liquid media | |
SU966506A1 (en) | Noise thermometer | |
SU809187A1 (en) | Digital measuring system | |
FR1605392A (en) | Electronic thermometer for medical applications - uses differential signal from two thermistors and stabilised voltage to avoid calibration | |
SU1647419A1 (en) | Physical values meter | |
SU696310A1 (en) | Device for measuring thermal inertia factor of temperature sensors | |
SU808874A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU381920A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING FAST-CHANGEABLE | |
SU1352250A1 (en) | Thermoresistance digital thermometer | |
SU913065A1 (en) | Ultrasonic device for measuring tape thickness | |
SU422987A1 (en) | MEASURING DEVICE FOR INDUCTIVE SENSOR | |
JPS6415622A (en) | Measuring method for temperature | |
SU432375A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE CHANGE OF HEAT CAPACITY | |
SU757879A1 (en) | Meter of thermal inertia factor of thermal transducer |