Способ измерения температуры

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1278623, кл. 6 01 К 7/22, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 1566229, кл, 6 01 К 7/22, 1987.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРА(57) Изобретение относится к области тратурных измерений и позволяет повточность измерения при одновременнокращении его длительности. Формируювое напряжение О 1= О 0( Й ), гдеЙт.максЙтА 1, Йтмакс - максимальное значениВ/тпротивления терморезистора при тем ТУРЫ емпеысить м сот перЙт е со пера Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к способам измерения температуры с помощью терморезисторов.Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном сокращении длительности,На фиг,1 представлены временные диаграммы, поясняющие способ; на фиг,2 показана схема устройства для формирования первого, второго и третьего напряжений; на фиг.3 - схема устройства для формирования результата измерения; на фиг.4 - схемы формирователя импульсного сигнала.Сущность способа заключается в следу - постоянная где 1 - текущмени.Сравнипервое и вт ление котор ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР щем, Термореэистор, сопо изменяется по закон Йт=Ае туре Тмакс, А, В - постоянные коэффициенты, сравнивают с напряжением О 2= Оо е гдето - текущее время;,71 постоянная времени, в момент равенства напряжений изменяют в ТмаксТмин рээ значение т 1, а затем сравнивают О 2 с третьЙт.максим напряжением Оз = О - . ФормируЙт.минют импульсную последовательность с периодом, в Тмакс - Тмин раз меньшим длительности первого интервала времени, прошедшего с момента начала формирования напряжения 02 до момента его равенства напряжению Оз,и в течение интервала времени от момента 01=О 2 до момента О 2=Оз подсчитывают импульсы, число которых пропорционально температуре. 4 ил. где Т - температура; е - основание натуральных логарифмов; А, В - постоянные коэффициенты, приводят в тепловой контакт со средой, температуру которой измеряют и формируют первое напряжениеО 1= ОЙтгде Йт.макс - максимальное значение сопротивления термореэистора при максимальном значении измеряемой температуры; О 0 - постоянное напряжение,Формируют второе напряжение О 2, изменяющееся п 1 законуО 2=О,е- г 1ЕЕ ВРЕМЯ; Г 1 вреют по абсолютной велич е напряжения, 1661590Уменьшают в ТмаксТмин в момент ихравенства постоянную времени т 1, гдеТмакс и Тмин - соответственно максимальноеи минимальное значения измеряемой температуры, 5Формируют третье напряжениеЙт,максЙт.мингде йт.мин - минимальное значение сопротивления терморезистора при минимальной температуре Тмин,Сравнивают второе и третье напряжения по абсолютной величине.Определяют длительность т первоговременного интервала, прошедшего с момента начала формирования второго напряжения до момента равенства абсолютныхвеличин второго и третьего напряжений.Формируют импульсную последовательность с периодом в Тмакс-Тмин раз меньше 20длительности первого временного интервала, где Тмакс-Тмин - значение безразмернойпостоянной, равное величине диапазана измерения, Подсчитывают число импульсов втечение интервала времени от момента равенства абсолютных величин второго и первого напряжений до момента равенствавторого и третьего напряжений, число которых пропорционально измеряемой температуре, 30На фиг,1 на диаграмме а показано изменение температуры, б - изменение напряжений О 1, 02 и 1,1 з, в - формированиеимпульсного сигнала.Способ может быть реализован с помощью устройств, схемы которых приведены на фиг.2, 3 и 4.Устройство для формирования первого,второго и третьего напряжений может бытьвыполнено по схеме, приведенной на фиг,2, 40Оно содержит термореэистор 1, операционный усилитель 2 с резистором 3 в цепи обратной связи, равным сопротивлению Й т.макстерморезистора при максимальной температуре Тмакс, источник 4 напряжения с выходным напряжением Оо, ключи 5, 6,конденсатор 7, резисторы 8, 9 с сопротивлением й 2 и В 1 и потенциометр 10,При размыкании ключа 5 конденсатор 7с емкостью С заряжается через резистор 8 от 50источника 4, в результате чего формируетсянапряжение О 2 = Оо егде 71 = Й 1 С,Изменение постоянной времени х 1 вТмакс)Тмин раз осуществляется путем вклю 55чения с помощью ключа 6 параллельно резистотру 8 резистора 9 с сопротивлением, вТмакс Тминраз большим сопротивления 8,Тмин Третье напряжение формируют с помощью потенциометра 10.Сравнение первого и второго напряжений, э также второго и третьего нап ряжений может осуществляться с помощью компара- торов,Формирование импульсного сигнала можно осуществить при помощи формирователя 11 (фиг,З), нэ первом и втором входах которого формируют импульс в момент начала и окончания первого временного интервала путем, например, мгновенного замыкания-размыкания в указанные моменты времени соответственно аналоговых ключей 12 и 13, входы которых подключены к клемме источника опорного напряжения Ои. Длительность первого временного интервала (фиг, 1 б)в 1т=т 1+т 2 р + СВ Т фПодсчет импульсов осуществляется, например, счетчиком 14, подключенным к формирователю 11 через ключ 15, который замыкается на время, равное интервалу времени от момента равенства абсолютных значений второго и первого напряжений до момента равенства второго и третьего напряжений. Подсчитанное число импульсов, пропорциональное измеряемой температуре, отображается блоком 16 цифровой индикации.формирователь 11 (фиг.4) содержит импульсный генератор 17, делител ь 18 частоты с коэффициентом деления Кя, суммирующий счетчик 19, схему 20 памяти и реверсивный счетчик 21.В момент, соответствующий началу формирования первого временного интервала, импульс на первом входе формирователя 11 устанавливает в исходное нулевое состояние делитель 18 частоты и суммирующий счетчик 19. С этого момента до момента окончания длительности первого временного интервала на суммирующий вход счетчика 19 через делитель 18 частоты поступает = 1 от/Кв импульсов, где 1 о - значение частоты генератора 17. и в счетчике 19 оказывается записанным число Мт = ГоОКв.В момент окончания первого временного интервала импульс на втором входе формирователя 11, поступая на вход записи схемы 20 памяти, переписывает содержимое счетчика 19 в схему 20 памяти. В результате после окончания первого временного интервала в схеме 20 памяти оказывается записанным также число йьПри появлении первого после этого момента времени импульса с выхода опорожнения реверсивного счетчика 21 он, 1661590поступая на вход записи счетчика 21, переписывает в него содержимое схемы 20 памяти, при этом на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 поступает импульсный сигнал с выхода генератора 17, Поэтому через время Ь, определяемое из равенства Го 1 и = 1 ос/К, происходит опорожнение реверсивного счетчика 21. Импульс с выхода опорожнения счетчика 21, поступая на его вход записи, вновь переписывает содержимое схемы 20 памяти, а так как это содержимое не изменилось, то очередной импульс на выходе опорожнения реверсивного счетчика появляется снова через время ти. Таким образом, на выходе формирователя формируется импульсный сигнал с периОдом 1 и = 1/Кд. ПРи Кц =-( Тмакс Тмин) 1 и = 1/Тмакс Тмин).Число импульсов, подсчитанное счетчиком 14 за интервал времени 12, равно й = 12/Ь = Т - Тмин. При Тмин = То, где То - значение температуры по шкале Кельвина, соответствующее нулевой температуре по шкале Цельсия, й = О, где О- значение температуры по шкале Цельсия. Формула изо. бретения Способ измерения температуры, заключающийся в формировании первого напряжения 01 = Оойтмакс/Кт, где йт = АеВ/т сопротивление терморезистора, А, В - постоянные коэффициенты; Т - температура; е - основание натуральных логарифмов; Втмакс - максимальное значение сопротивления терморезистора при максимальной температуре; Оо - постоянное напряжение,формировании второго напряжения О 2: - .Оое1, где т - время; т 1 - постоянная времени, сравнении по абсолютной величине первого и второго напряжений, уменьше нии в Тмакс/Тмин раз в момент их равенствапостоянной времени 1,второго напряжения, где Тмакс и Тмин - соответственно максимальное и минимальное значения измеряемой температуры, формировании третьего 10 напряжения Оз = Оо йтмаксЯ тмин, где йтмин -значение сопротивления терморезистора при минимальной температуре, сравнении второго и третьего напряжений по абсолютной величинеопределении длительности 15 первого временного интервала, прошедшего с момента начала формирования второго напряжения до момента равенства абсолютных величин второго и третьего напряжений, формировании импульсной 20 последовательности и подсчете числа импульсов, пропорционального измеряемой температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном сокращении длитель ности, период формирования импульснойпоследовательности выбирают в Тмакс Тмин раз меньшим длительности первого временного интервала, где Тмакс-Тмн - значение безразмерной постоянной, равное величи не диапазона измерения, а подсчет числаимпульсбв ведут в течение интервала времени от момента равенства абсолютных величин второго и первого напряжений до равенства абсолютных величин второго и 35 третьего напряжений,1661590 орректор С. Черн икова едактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составитель В. КуликоТехред М.Моргентал каэ 2116 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаядписноеи открытиям при ГКНТ СССб., 4/5