Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИХРЕСПУБЛИН ИЮ (И) 3(50 С 01 К 7 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН МУ СВИДЕТ У АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 717564, кл, Ц 01 К 7/02,Я 01 К 15/00, 1978.2. Авторскбе свидетельство СССРМ 892233, кл. (3 01 К 7/00, 1980(54)(57) ЦИФРОВОЙ ТЕРИОИЕТР, содержащий термопреобразователь с частотньи выходом, ключ, выход которогочерез тактируюций блок соединенс управляющим входом сумматора,входы которого соединены с выходамипреобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, соединенному с блоком распознавания калибровочных ингервалов температуры, электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом блока-диспетчера, авыходы через делитель частоты подключены к входам преобразователя кодов,блок управлеиия, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с уп-равляющими входами ключа, генератора опорной частоты, сумматора и делителя частоты, соединенного с управляюцим входом. тактирующего блока и выходом генератора опорной частоты, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры,в него введены блок расчета средневзвешенной температуры. блок адаптивной коррекции, запоминающее устройство, дополнительные термопреобраэователи и коммутатор, входи которого соединены с выходами терло- преобразоваТелей, а выход подключен к входу ключа и первому входу запоминающего устройства, выход которого соединен с входом блока-диспет-чера, а второй и третий входы за- Е поминаюцего устройства соединены соответственно с выходом блока распознавания калибровочных интервалов температуры и выходом блока адаптивной коррекции, вход которого подключен к выходу блокадиспетчера, при Я этом входы блока расчета средневзвешенной температуры подключены к выходам суькатора, а выходы . - к блоку индикации, причем управлявцие входы коммутатора, блока адаптивной коррекции и блока расчета средневзвешенной температуры соединены с выходом блока управления,.60У65 Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в различных отраслях промыгаленности, где требуется измерение температуры с повышенной точностью.Известен цифровой термометр с автоматическим калиброванием каналов, содержаЪгий термоэлектрические цреобраэователи с встроенными кадибраторйми, выходы которых через входной коммутатор подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, сумматоры, блок эталонных напряжений, соединенный с распределителем, блок управления, блок анализа, блок памяти, умножители, блок аппроксимации погрешности, переключатели и ключ. В этом термометре повышение точности измерения достигается путем коррекции результата измерения с учетомпогрешности измерения термопреобраэователя, определяемой в режиме калибровки термопреобразователя Щ .Недостатком устройства является то, что в нем могут быть использованы только термопреобразователи с аналоговым виходогг.Наиболее близким к предлагаемому является цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, ключ, выход которого через тактирукиций блок соединен с управляющии вхсдом сумматора, входы которого соединены с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, .оединенному с блоком распознавания калибровочных интервалов температуры, электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом блока - диспетчера, а выходы через делитель частоты подключе ны к входам преобразователя кодов, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с управлякцими входами ключа, генератора опорной частоты, сумматора и делителя частоты е соединенного с управляющим входом тактирующего блока и выходом генератора опорной частоты 121 .Недостатком известного термометра является низкая точность измерения иэ-за изменения характеристики термопреобразователя в процессе его эксплуатации, а также из-за система" тических и случайных ошибок измерения, возникающих в процессе обработки сигнала с термопреобразователя.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.Поставленная цель достигается теи что в цифровой термоггетр, содержащий териопреобразователь с частотным выходом, ключ, выход которого через тактирующий блок соединен с управляющии входои суюатора, входы кото 1рого соединейы с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, соединенному а блоком распознавания калибровочных интервалов температуры, электронный коммутатор, вход. которого соединен с выходом блока-диспетчера, а выходы через делитель частоты подключены к входам преобразователя кодов, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединеныс управляющими входаии ключа, генератора опорной частоты, сумматораи делителя частоты, соединенногос управляющим входом тактирующегоблока и выходом генератора опорнойчастоты, введены блок расчета средневзвешенной температуры, блок адаптивной коррекции, запоминающее устройство, дополнительные термопреобразователи и коммутатор, входы которого соединены с выходами термопреобраэователей, а выход подключен к входу ключа и первому входу эапоггинавщего устройства, выход которого соединен с входом блока-диспетчера, авторой и третий входы эаиоглинающегоустройства соединены соответственнос выходом блока распознавания калибровочных интервалов температуры нвыходом блока адаптивной коррекции,вход которого подключен к выходу блока-диспетчера, при этом входы блокарасчета средневзвешенной температурыподключены к выходаи сулМатора, авыходы - к блоку индикации, причем управляняцие входы коммутатора, блока адаптивной коррекции и блока расчета средневзвешенной температуры соединены с выходом блока управления.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового термометра,Цифровой термометр содержит блок 1, включающий в себя ггг пьеэокварцевых термопреобразователей, клвч 2, тактирувщий блок 3, сумматор 4, преобразователь 5 кодов, делитель б частоты, .генератор 7 опорной частоты, блок 8 управления, блок 9 индикации, блок 10 распознавания калибровочных интервалов температуры, блок-диспетчер 11, электронный коммутатор 12,коммутатор 13, блок 14 адаптивнойкоррекции, запоминающее устройство15 и блок 1 б расчета средневзвешенной температуры. Преобразователь кодов 5 служит для преобразования прямого кода в обратный по сигналам П -го старшего разряда делителя частоты б, К входам преобразователя 5 подключены входи старших (1 +11 -(И) разрядов делителя б частоты. Выход 1 -го разряда делителя б соединен с управллггцим входом тактирующего блока 3, Самый65 старший П -й разряд подключен к управляющему входу преобразователя 5 и к входам блока 8 управления. Коммутатор 13 состоит из генератора переключающих импульсов и ключевой схемы на транзисторах. Генератор переключающих импульсов построен на основе двоичного счетчика из триггеров и диодной матрицы. 1 ри последовательном поступлении импульсов с блока 8 управления генератор выдает О команду на подключение очередного термопреобразователя к входу ключа 2, Такая же команда поступает на вход дешифратора адреса запоминающего устройства 15. Благодаря этому обеспечи вается совпадение нолера подклвчаемого термопреобразователя н ячейки памяти запоминавщего устройства 15,Блок 14 адаптивной коррекции представляет собой вычислительное устрой- О ство с оперативным запоминающим уст ройством для определения двоичных чисел, которые использувтся диспетчером 11 для установления коммутатора 12 в положения, соответствующие сред невзвешенным коэффициентам деления.Запоминающее устройство 15 состоит из матрицы памяти и двух дешифраторов адреса, один из которых соединен с выходом блока 10 распознавания калибровочных интервалов, а другой - с выходом генератора 13 переключающих импульсов коммутатора. После получения с выходов блоков 10 и 13 сигналов о подключении -го термопреобразователя и попадания в-й калибровочный интервал теийературы двоичное число на пересечении-го столбца и-й строки матрицы памяти заносится в соответствующие регистры блока-диспетчера 40 11 для установки: коммутатора 12 в необходимое положение.Блок 16 средневзвешенной температуры состоит из сумматора, на входы которого поступают импульсы с выхо дов блока 4 при подключении каждого термопреобразователя,и п -разрядного счетчика тактовых импульсов блока 8 управления. Сигнал переноса счетчика, который формируется при поступО ленин п -го плпульса, используется для считывания информации из регистров сумматора в блок 9 индикации.Перед сдачей термометра в эксплуатацию его калибрувт по реперным точкам температуры с целью получе-, нйя кусочно-линейной аппроксимирующей термочастотной характеристики всех термопреобразователей. Для этого последовательно помещают каждый термопреобразователь в среду с данной реперной температурой и включают цифровой термометр в режим работы, при котором с помощью блока- диспетчера 11, в ячейках памяти которого запоминаются определенные двоичные числа, подаются команды через электронный комиутатор 12 на делитель 6 частоты для изменения его коэффициента деления до тех пор, пока индикатор не зарегистрирует теипературу соответствующую реперной точке. После этого двоичное число из блока 11, соответствующее определенному коэффициенту деления, поступает на вход блока 14 адаптивной коррекции. Для данной реперной температуры 1 р и каждого 1 -го термопреобразователя коэффициент деления определяют несколько раз и по результатам находят средний коэффициент деленияМ 1 что соответствуетР.исключению систематической погрешности , оценку дисперсии коэффициента деления Й , и весовой коэффициентЬр,позволяющий учесть случайные погрешности.для уточнения параметров К 1,р,Мри(д в ходе эксплуатации без йспользования образцовых средств проверки вводится режим самокалибровки термометра, когда повторяют операции калибровки, но значения температуры на индикаторе сравнивают не с реперной температурой, а со средневзвешенным значением температуры на выходе термометра. В этом режиме термопреобразователи помещают в среду со стабильной температурой, близкой к реперным точкам. Измеряют температуру с помощью цифрового термометра обычным образом, т,е. определяют средневзвешенное значение температуры. Подключают первый термопреобразователь, входы блока 16 отключают от выходов сумматора 4, а вход блока 14 адаптивной коррекции соединяют с выходом блока диспетчера 11. С помощью блока 10 калибровочных интервалов температуры, блока- диспетчера 11 и электронного коммутатора 12 меняют коэффициент деления делителя 6 частоты до тех пор, пока блок 9 индикации не зафиксирует температуру, соответствующую средневзвешенному экачению. По результатам многократного повторения этой процедуры блок 14 адаптивной коррекции определяет двоичные числа, соответствующие средневзвешенным коэффициентам деления, аналогично тому как это делалось при калибровке термометра перед сдачей его в эксплуатацию, и заносит их в соответствующие ячейки запоминающего устройства 15.Цифровой термометр работает следующим образом. При измерении температуры блок 8 управления включает генератор 7, открывает ключ 2 и устанавливает коммутатор 13 в положение,1059448 Составитель В. Куликовреда ТехредИ,Костик Корректор О, Била Редакт Подпис ноеСССР д, 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн аз 9820/47 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Иосква, Ж, Рауш