Устройство для измерения температуры

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 1, 726440(23) Приоритет по делам изобретеиий и открытийОпубликовано 05,04,80.Бюллетень 13 Дата опубликования описания 08.04.80,.(53) УДК 536 53(71) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ 1Изобретение относится к области температурных. измерений, а именно к усчройствам для измерения температуры, вкоторых осуществляется преобразование. температуры во временной интервал,Известны устройства для измерениятемпературы, содержащие преобразователь температуры, в качестве которогоиспользуются термометры сопротивления,терморезисторы, диоды, транзисторы,включенные в измерительную схему (1 и(2).Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерениятемпературы, содержащее преобразователь температуры, блок управления, со 5единенный с генератором тактовых импульсов и источником опорного напряжения, нуль-орган, соединенный с управляющим входом счетчика импульсов с регистратором. В этом устройстве в качествепреобразователя температуры используеч.ся термометр сопротивления Я ,Недостатком устройства является низкая чувствительность и точность измере 2ния, определяемая в ряде случаев характеристиками термометра сопротивления.Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры введены фильтр нижних частот и дифференциатор, причем преобразователь температуры выполнен в виде линейки полупроводниковых приборов с зарядовой связью, информационный вход которой соединен с источником опорного напряжения, управляющий вход соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - со счетным входом счетчика импульсов и входом фильтра нижних частот, выход которого через дифференциатор соединен со входом нуль органа.На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения температуры.Устройство для измерения температуры содержит блок управления 1, источник опорного напряжения 2, генераГ 1 = зависимость термогенерации неос 20 новных носителей от температуры окружающей среды Т.Сигнал с выхода линейки ПЗС, представляющий собой последовательность импульсов переменной амплитуды, поступает25 на счетный вход счетчика 8 и на входфильтра нижних частот 5, где выделяется огибающая этого сигнала, С насыщением потенциальной ямы К-той ячейкиПЗС амплитуда К-ого импульса на выхозО де линейки ПЗС достигает максимума.Момент достижения максимума фиксируютдифференциатор 6 и нуль орган 7. Счет.чик импульсов 8 начинает подсчет импульсов с приходом первого импульса су линейки ПЗС, а заканчивает по сигналунуль-органа 7. Число импульсов, подсчитанное счетчиком импульсов, фиксируется регистратором 9,Чувствитьльнссть устройства опреде 40 ляется главным образом легированиемполупроводникового материала, из которого изготовлена линейка ПЗС,Точность устройства определяется схемотехнической организацией линейки ПЗС.45 С увеличением числа ячеек в линейкеПЗСточность измерения температуры повышается,Использование в качестве преобразователя температуры линейки полупроводни 0 ковых приборов с зарядовой связью, атакже введение новых элементов в уст- ройство повышает чувствительность и точность измерения температуры. м у зобрет пе мпе 3 7264 тор,тактовой частоты 3, линейку 4 полупроводниковых приборов с зарядовой связью (линейку ПЗС), фильтр нижних частот 5, дифференциатор 6, нуль-орган 7, счетчик импульсов 8 и регистратор 9,Блок управления 1 управляет работой генератора 3 и источника опорного напряжения 2, Линейка ПЗС 4 через управляющий вход соединена с генератором тактовой частоты 3, а через инфор :мационный вход - с источником 2. Кроме того, выход линейки ПЗС 4 соединен со счетным входом счетчика импульсов 8 непосредственно, а с управляющим входом - через фильтр нижних частот 5, 15 дифференциатор 6 и нуль-орган 7.Устройство работает следующим образом.Изменение теьйтературы окружающейсреды оказывает значительное влияние на допустимое время хранения информации в полупроводниковыхприборах с зарядовой связью, Процесс термогенерации электронно-дырочных пар в объеме полу - "проводника и на границе раздела полупроводник-диэлектрик ведет к накоплению паразитного заряда в потенциальной яме ячейки ПЗС. Дойустимое время хранения информации, определяемое временем, не обходимым для накопления паразитного заряда до определенного уровня, зависит от температуры окружающей среды и при изменении температуры от -60 до 120 С может изменяться на шесть порядков.По сигналу с блока управления 1 источник опорного напряжения 2 подключает- ся к информационному входу лийейки ПЗС 4, состоящей из конечного числа ячеек.По этому сигналу генератор 3 посылает на управляющий вход линейки ПЗС последовательность импульсов, частота которых определяется паспортным режимом ПЗС, При этом происходит последовательная за пись калиброваннбго сигнала с амплитудой Ц, во все ячейки линейки ПЗС. Пос ле режима записи начинается режим считывания; В этом реламе частота генератора 3 выбирается ниже нижней граничной частоты ПЗС, определяемой максима льно допустимым временем хранения ин 1формации в одной ячейке ПЗС, что необходимо для обеспечения накопления. значительного термогенерируемого заряда в ячейках ПЗС. В результате процесса термогенерации электронно-Оырочных пар и накапливания паразитных неосновных .носителей в потенциальной яме амплитуда импульса Ц в каждой ячейке увеличи 40 4вается. Увеличение амплитуды К-го импульса Уиэ К-ой ячейки ПЗС за время 1 функционально связано со значением температуры окружающей среды выражениемО 01У: - +бх к С С Огде -- сигнал сформированный дляСданного калиброванного напряжения 0 в ячейке ПЗС;О -. плотность заряда неосновныхносителей, инжектированныхвхо дным с игна ломС - удельная емкость диэлектриказатвора; стройство для измерениясодержащее преобразоватедак Якяз 40/32 Т НИИПИ Государстве по делам изобре 035, Москва, Жираж 713 Подписно ого комитета СССР ний н открытий Раушская набд. 4/5;.113 филиал ППП "Патентф, г.Ужгород, ул,Проектная 5 7 туры, блок управления, соединенный с генератором тактовых импульсов и источником опорного напряжения, нуль-орган,соединенный с управляющим входом счетчика импульсов с регистратором, о т л йч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены фильтр нижних частот и дифференциатор, причем преоб разователь температуры выполнен в виде линейки полупроводниковых приборов с зарядовой связью, информационный вход которой соединен с ис гочником опорного напряжения, управляющий вход соединен с генератором тактовых импульсов, а 26440 бвыход - со счетным входом счетчика импулжов и входом фильтра нижних частотувыход которого через дифференциатор соединен со входом нуль-органа.Источники инфОрмации,принятые во внимание при экспертизе1, Новицкий П. В. и др. Цифровые при-боры с частотными датчиками. Л., фЭнергия", 1970, с, 328,1 О 2, Кривоносов А, И. Полупроводниковые датчики температуры, М., Энергия,1974,3. Семенов В, Ф. Цифровой термометрс линейной шкалой. Труды МЗИ, вып. 2 8415 М., 1975, с. 130 (прототип).