Устройство для измерения температуры

Сова СоветскикСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М, Кл: 6 О К 11/24 кударетвеннвй камнтет СССР ао делам нзебретеннй и еткрытнй(72) Авторы изобретения Асцанян А. Н. Меркурьев, И. И. Кривонос(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. ТЕМПЕРАТУРЫ елемя, схеИзобретение относится к термометрии, а именно к ультразвуковым термометрам.Известно. устройство для измерения температуры, содержащее датчик темЭ пературы, снабженньп возбудит и приемником источник питани му измеренияОднако это устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за10 погрешности, возникающей при определении времени задержки ультразвукового импульса.Наиболее близким к изобретению. по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры с возбудителем и приемником, источники питания, операционные усилители., биполярные и полевые транзисторы, З емкости и резисторы 2.Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за нелинейности зависимости выходного напряжения от измеряемой температуры.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены операционные усилители, светодиод, фоторезистор, биполярные транзисторы и сдвоенный полевой транзистор, причем возбудитель датчика соединен с затвором первого полевого транзистора, подключенного стоком к одному из контактов первой емкости, коллектору первого транзистора и неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого закорочен с его выходом и соединен с истоком второго полевого транзистора, затвор которого соединен с приемником датчика, а сток подключен .к первому контакту второй. емкости и неинвертирующему входу второгЬ операционного усилителя, инвертируювий вход которого подключен ко второму25 резистору, инвертирующему входу третьего операционного усилителя и катоду светодиода, связанному анодомэлектрически с выходом второго операционного усилителя и оптически 5связанному с фоторезистором, подключенным одним контактом к инвертирующему входу и выходу третьего операционного усилителя, а вторым контактом - к неинвертирующему входу чет Оверного операционного усилителя ипервому стоку сдвоенного полевоготранзистора, вторым стоком связанного с одной выходной клеммой и коллектором второго транзистора, а затвором связанного с выходом четвертого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с третьим резистором и коллектором третьего транзистора, база которого связанас четвертым резистором, одним электродом стабилитрона и базой второго транзистора, эмиттер которого соединенчерез пятый резистор, а эмиттер третьего транзистора - через шестой резистор со вторым электродом стабилит"рона, и через седьмой резистор - сэмиттером первого транзистора, базакоторого подкпючена к базам второгои третьего транзисторов, при этом, втоЗОрой выходной клеммой устройства служит общая шина, к которой подключеныисток первого полевого транзистора,истоки сдвоенного полевого транзисторавторые контакты первой и второй емкостей и вторые контакты второго, третье- З 5го и четвертого резисторов,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит возбудитель 1датчика температуры, полевой транзистор 2, конденсатор 3, транзистор 4,резистор 5, усилитель 6, полевой транзистор 7, приемник 8 датчика температуры, конденсатор 9, усилитель 10,светодиод 11, резистор 12, усилитель13, фоторезистор 14, сдвоенный полевой транзистор 15, операционный усилитель 16, выходную клемму 17, транзистор 18, резистор 19, транзистор 20,резистор 21, стабилитрон 22, резисторы 5 О23 и 24, источники 25 и 26 питания.Устройство работает следующим образом,При подаче зондирующего импульсас возбудителя 1 конденсатор 3 разряжается полевым транзистором 2. Послеокончания действия этого импульсанапряжение на конденеаторе 3 линейно нарастает по закону О=Э(с 1. Ток 3вырабатываемый транзистором 4, определяется напряжением на стабилитроне22 и сопротивлением резистора 5.Буферный усилитель 6 обеспечиваетлинейность нарастания напряжения наконденсаторе 3. При появлении на выходе приемника 8 датчика импульса,задержанного во времени по отношениюк зопдирующему импульсу за счет прохождения ультразвуковой волны в исследуемой среде, открывается на времядействия этого импульса полевой транзистор 7 и конденсатор 9 заряжаетсядо напряжения О(й), пропорциональновремени й. Это напряжение благодаряусилителю О остается практическипостоянным в период времени между импульсами с приемника 8.Интенсивность излучения светодиода 11 прямо пропорциональна току,протекающему через него, определяетсянапряжением О(1) и величиной сопротивления резистора 12, При этом проводимость С фоторезистора 4 также пропорциональна О(г), Приложенное к фоторезистору напряжение О(й) черезоперационный усилитель 13 вызываетпротекание через него тока=С О(С)"О (С), который протекая через один2из каналов сдвоенного полевого тран -зистора 15, образует падение напряжения ООп=1,1,К, где Й - сопротивление канала. Причем операционный усилитель16 автоматически поддерживает этонапряжение постоянным благодаря управлению сдвоенного полевого транзистора 15 таким образом, что напряжениена стоке первого канала равно падениюнапряжения на резисторе 24, питаемого источником тока, выполненного наэлементах 20-23, Через второй каналсдвоенного полевого транзистора 15проходит ток 1 источника тока, выполненного на элементах 18,19, 22 и23, причем сопротивление обоих каналов одинаково. Вследствие этого, падение напряжения на канале О. =О Эд/31.рыб оп осТаким образом, напряжение на выходе схе Овых/х,Скорость распространения звука вгазовой среде пропорциональна квадратному корню из абсолютной температуры среды. При фиксированном расстоянии между возбудителем 1 и приемником 8 датчика время прохождения ульт-развукового сигнала 1= - Таким образом,выходное напряжение пропорциональноизмеряемой температуре устройства357 Формула изобретения 5 832 Оь, -1 ф Т, что способствует повьппению точности измерения.Кроме того, предлагаемое устройство технологично, позволяет упростить процесс определения температуры, просто реализуется, в нем повьппаются метрологические качества, улучшаются эксплуатационные свойства, упрощается процесс расшифрования экспериментальных данных. Представляется возмож ность при использовании ЭВМ обеспечить минимальную загрузку памяти, так как градуировочная характеристика предлагаемого ультразвукового термометра описывается полиномом первой степени. 5 Устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры с возбудителем и приемником, источники 20 питания, операционные усилители, биполярные и полевые транзисторы, резисторы и емкости, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство дополнительно 25 введены два операционных усилителя, светодиодфоторезистор,два биполярныхтранзистора и сдвоенный полевой транзистор, причем возбудитель датчика соединенс затвором полевого транзистора, под- З 0ключенного стоком к одному из контактов первой емкости, коллектору транзистора и неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого закорочен с еговыходом и соединен с истоком второгополевого транзистора, затвор которогосоединен с приемником датчика, а стокподключен к контакту второй емкостии неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующийвход которого подключен ко второмурезистору, инвертирующему входу третьего операционного усилителя и катоду светодиода, соединенному анодомс выходом второго операционного усилителя и оптически связанному с фоторезистором, подключенным одним контактом к инвертирующему входу и выходу третьего операционного усилителя,а вторым контактом - к неинвертирующему входу четвертого операционногоусилителя и первому стоку сдвоенногополевого транзистора, вторым стокомсоединенного, с одной выходной клеммой и коллектором второго транзистора,а затвором связанного с выходом четвертого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен стретьим резистором и коллектором третьего транзистора, база которого соединена с четвертым резистором, однимэлектродом стабилитрона и базой второго транзистора, эмиттер которогоподключен через пятый резистор, аэмиттер третьего транзистора - черезшестой резистор со вторым электродомстабилитрона, и через седьмой резистор - с эмиттером первого транзистора,база которого подключена к базам второго и третьего транзисторов, приэтом второй выходной клеммой устройства служит общая шина, к которойподключены исток первого транзистора,истоки сдвоенного полевого транзистора, вторые контакты первой и второйемкостей и вторые контакты второготретьего и четвертого резисторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Научные труды высших учебныхзаведений Литовской ССР. Ультразвук.1976, У 8, с, 81-85.2. Маиегтъаоп Ф.ОЙгаъсЬаИ- МеморвсМеИ чегаМегбсъег акаМетрегаыге,