SU796668A1 - Цифровой термометр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР

Изобретение относитс  к термометрии , в частности к измерению температуры с использованием различных термодатчиков (термопар, термометров сопротивлени  и т. д. и может быть использовано при измерении температуры с высокой точностью и быстродействием . Известен экстраполирующий термометр , содержащий термодатчик, вторичные измерительные преобразователи корректирующие цепи, компенсирующее динамическую погрешность устройство вы вл ени  скорости изменени  температуры , позвол ющее экстраполировать результирующее значение температуры путем добавлени  к текущему значению температуры коэффициента/ умноженного на скорость изменени  температуры Недостатками известного устройст а  вл ютс  низка  точность измерени  температуры, обусловленна  наличием компенсирующего устройства, вно с щего дополнительнук) некорректируемую погрешность в результат измерени ; узкий диапазон измерени  температуры среды, преимущественно темпе ратуры океанской воды от +0,3 С до ограниченное быстродействие (сотни миллисекунд ). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  экстраполирующий цифровой термометр, содержащий датчик температуры, соединенный к информационному входу аналого-цифрового преобразовател , оперативное запоминающее устройство и индикатор. Известный термометр содержит также дифференциальный анализатор скорости изменени  температуры, включенный между термодатчиком и логической схемой И, соединенный через ключ с управл ющими входами оперативного запоминающего устройства, и устройство управлени  режимом работы термометра , выход которого соединен с управл ющими входами аналого-цифрового преобразовател  и схемы И, при этом управл ющий выход аналогоцифрового преобразовател  соединен с управл ющим входом ключа 2. Надостатками устройства  вл ютс  очень узкий диапазон измерени  температуры от +34°С до +42°С), низка  точность измерени  из-за большой погрешности датчика температуры с нелинейным выходом вследствие отсутстВИЯ устройств линеаризации либо коррекции нелинейности.

Кроме того, процесс прогнозировани  реализуетс  применением аналогового дифференциального анализатора скорости изменени  температуры, что исключает обеспечение высокой точности измерени ,а быстродействие прибора ограничего значительным временем проведени  цикла измерени , уменьшение которого не предусмотрено конструкцией термометра.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры и расширени  диапазона измер емых температур .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой термометр введен генератор синхроимпульсов и два микропроцессора, один из которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а второй микропроцессор - между оперативньм запоминающим устройством и индикатором, при этом генератор синхроимпульсов подключен к управл к цим входам аналого-цифрового преобразовател , оперативного запоминающего устройства, первого и второго микропроцессора. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового термометра.

Устройство содержит датчик 1 температуры , аналого-цифровой преобразователь (АЦП1 2j первый микропроцессор 3, оперативное запоминающее устройство ОЗУ) 4, второй микропроцессор 5, индикатор 6, генератор 7 синхроимпульсов.

Датчик 1 температуры соединен с информационным входом АЦП 2, микропроцессор 3 включен между АЦП 2 и ОЗУ 4, микропроцессор 5 включен между ОЗУ 4 и индикатором 6, а генератор 7 синхроимпульсов подключен к управл ющим входам АЦП 2 и ОЗУ 4, микропроцессоров 3 и 5.

Экстраполирующий цифровой термометр работает следующим образом.

Датчик температуры помещают в измер емую среду. Он постепенно нагреваетс  до температуры измер емой среды. В процессе своего нагрева, датчик 1 температуры непрерывно передает промежуточные значени  температуры , до которой он успел нагретьс , в виде электрических сигналов, на информационный вход АЦП 2. Генератор 7 синхроимпульсов подает синхроимпульсы на управл ющие входы АЦП 2, СЗУ 4 и микропроцессоров 3 и 5.

В момент поступлени  синхроимпулсов от генератора 7 на управл ющий вход АЦП 2, электричйский сигнал, отображающий температуру датчика в этот же момент времени, поступает н информационный вход АЦП 2, преобразуетс  и в виде цифрового кода поступает на информационный вход микропроцессора 3. В момент поступлени  следующего синхроимпульса от генератора 7 на управл ющий вход АЦП 2 электрический сигнал, отображающий температуру в следующий момент времени поступивший от датчика 1 на информационный вход АЦП 2, преобразуетс  и в виде нового цифрового кода поступает на информационный вход микропроцессора 3 и т. д. Датчик 1 температуры , как и все датчики, обладает нелинейной зависимостью между выходным электрическим сигналом и температурой датчика, вследствие этого цифровые коды на выходе АЦП 2 нелинейны по отношению к измер емой температуре . В моменты поступлени  синхроимпульсов от генератора 7 на управл ющий вход микропроцессора 3, он производит вычисление температур датчика 1, до которых он нагрелс  к моменту поступлени  синхроимпульсов от генератора 7, по формуле апроксимирующей нелинейную зависимость между выходами электрическим сигналом датчика 1 и его температурой. Таким образом , в моменты времени, задаваемые генератором 7 синхроимпульсов, электрические сигналы на выходе микропроцессора 3 пропорциональны определенным значени м температуры датчика 1, т. е. микропроцессором проведена линеаризаци . Дискретные значени  температуры с выхода микропроцессора 3 поступают на информационный вход ОЗУ 4, представл ющего собой, например, сдвиговый регистр с количеством  чеек, достаточным дл  хранени  нескольких, например трех результатов измерени , т. е. ОЗУ 4 хранит результат трех последовательных измрений температуры и при поступлении очередного синхроимпульса от генератора 7 содержимое ОЗУ 4 обновл етс  на 1/3. Коды, соответствующие значени м температуры датчика 1, накопленные в ОЗУ 4, поступают на информационный вход микропроцессора 5. В момент поступлени  синхроимпульса от генератора 7 на управл ющий вход микропроцессора 5, микропроцессор 5 вычисл ет измер емую температуру среды, котора  отображаетс  на индикаторе 6. Таким образом, экстраполирующий цифровой термометр показывает температуру измер емой среды раньше, чем нагреетс  до этой температуры сам датчик 1, что позвол ет примен ть предлагаемое устройство дл  измерени  очень высоких температур , которые невозможно замерить известными датчиками.

Предлагаемый цифровой термометр обеспечивает широкий диапазон измерений , так как он может работать с любьлми термодатчиками и нелинейность их характеристик во всем диапазоне измерени  может быть скорректирована обработкой результатов измерени 

в первом микропроцессоре. Благодар  этому, предлагаемое устройство может быть использовано во многих отрасл х народного хоз йства. Кроме того, быстродействие термометра определ етс  дес тками миллисекунд

Claims (2)

1.Патент США №3892281,

кл. G 01 К 7/16, опублик. 1974.

2.Патент США № 3872726,

5

кл. G 01 К 7/24, опублик. 1972 (прототип ) ,