Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 19) 514 СО ИЯМ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ жит заполненный контра ,мочувствительной жидко ческий прямоугольный п рующеи т ю гермет зрачныи вложенные баллоном, расп ном расстоянии т капилляра и и зныескифотоветипределетороны т та и е источиатрицу.рцы уложравномер ик све Выходи сопряже приемну тельные те ны вдол ходные пр но, а ожены капилляр емные то парал аспо осветительным торцам вдололожной стенки капилляра и ыходн и оти в ли у об и те жены по зак терист етоводы с етоводы выходными мные та, тор ри атриц траци ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(57) Изобретение относится к области измерения температуры. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных воэможностей эа счет устранения погрешности, вызванной неидентичностью характеристики термопреобразователя по крутизне, Цифровой термометр содерию с переменным шагоматной нелинейной харак"мометра, Осветительныезаны с источником свеыковань) к фотоприемнои ниенной со схемой региИзобретение относится к измерениютемпературы, а именно к устройствам одля измерения температуры контактными методами с коррекцией нелинейнос 5ти характеристики первичнот о измерительного преобразователя и цифровойиндикацией результата измерений.Цель изобретения - повышение точ-.ности измерения, ОНа фиг,1 приведена функциональнаясхема цифрового термометра; на Фиг,2 схема регистрации; на Фиг.З - график,поясняющий определение функции коррекции нелинейности по фиксированным 5точкам,Цифровой термометр содержит заполненный контрастирующей термочувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный капилляр 1 с 20баллоном и расположенные на определенном расстоянии по разные стороныот капилляра 1 источник 2 света ифотоприемную матрицу 3, оптическисопряженные с помощью осветительных 25ч и приемных 5 волоконных световодов,одни концы которых, расположенные поразные стороны от капилляра 1, жесткозакреплены между собой и стенкой капилляра 1, причем выходные осветительные торцы 6 уложены вдоль стенкикапилляра 1 равномерно, а входныеприемные торцы 7 расположены параллельно к выходным осветительным торцам 6 вдоль противоположной стенкикапилляра 1 и уложены в линию с переменным шагом квантования по законуобратной нелинейной характеристикитермопреобразователя; осветительныесветоводы связаны с источником 2 40света, а приемные световоды 5 выходными торцами пристыкованы к фотоприемной матрице 3, электрически связанной через соответствующие усилители фототока и компараторы 8 со схемой регистрации.Кроме того, цифровой термометрсодержит генератор 9 тактовых импульсов, кольцевой регистр 10, логическийэлемент И 11, триггер 12 управления,счетчик 13 числа импульсов, блок 1,индикации, схемы 15 совпадения иэлемент ИЛИ-НЕ 16, соединенный с вы.ходами схем 15 совпадения, первыевходы каждой из схем 15 совпадения55соединены соответственно с выходамикольцевого регистра 10, вторые входы через соответствующие компараторы 8 соединены с Фотоприемной матрицей 3, а выход элемента ИЛИ-НЕ 16 подсоединен к входу. сброса триггера 12 управления, выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с входом кольцевого регистра 10 и первым входом логического элемента И 11, первый выход кольцевого регистра 10 соединен с Б-входом управляющего. триггера 12 и с шиной сброса счетчика 13 числа импульсов, выход триггера 12 управления подключен к второму входу элемента И 11, выход которого соединен со счетным входом счетчика 13 числаимпульсов, выход, которого соединенс блоком 14 индикации, который регистрирует числовые значения абсолютных и относительных значений измеряемой температуры и выдает световойсигнал при выходе за пределы рабочего диапазона,На фиг,З прямая 17 соответствуетлинейному закону выходного сигналацифрового термометра от температурыТ ; кривая 18 показывает,как меняето,ся выходной сигнал термометра приотсутствии коррекции нелинейноститермопреобразователя, а кривая 19 показывает функцию коррекции нелинейнос.ти термопреобразователя (функцию ук-,ладки входных торцов 7 приемных световодов 5),Цифровой термометр работает следующим образом. Генератор 9 тактовых импульсов выдает импульсы на синхронизирующий вход кольцевого регистра 10 и на логический элемент И 11. С кольцевого регистра 10 на входы схем 15 совпадения поступает последовательность импульсов, сдвинутых друг относительно друга на ТИ, где Т - период следования импульсов; а И - количество измеряемых уровней температуры, Первый импульс кольцевого регистра 10 сбрасывает в нулевое положение счетчик 13 числа импульсов и переключает триггер 12 управления в положение, при котором единичный потенциал имеет первый вход логического элемента И 11, В результате через логический элемент И 11 проходят тактовые им-. пульсы генератора 9 на счетчик 13 числа импульсов. С изменением уровня ртути в капилляре 1 на величину 3 Ь световой поток воспринимается только теми установленными вдоль прозрачного капилляра .1 приемными световода934ности термопреобразователя (кривая 19), которая может быть определена при градунровке.термопреобразователя экспериментально. Ввиду выраженной для контактных термопреобразонателей нелинейности характеристики (кривая 18), функция коррекции нелинейности (кривая 19) аппроксимируется ступенчатой функцией, определяющей шаг укладки входных приемных торцов 7 световодов, При любом значении темпера-, туры максимальная погрешность измерения температуры определяется погрешностью укладки входных торцов 7 световодов и половиной шага квантования частоты генератора 9 тактовых импульсов и может быть достаточно малой.Цифровой термометр позволяет измерять температуру с более высоко 4 точностью, благодаря исключению нелинейной погрешности термопреобразо вателя и позволяет расширить сферу применения устройства. Формула изобретения Цифровой термометр, содержащийзаполненный контрастирующей термочувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный капилляр с баллоном, схему регистрации,расположенные по разные стороны откапилляра.и оптически сопряженные сним посредством светонодов источниксвета и фотоприемную матрицу, причемвыходные осветительные торцы. световодов уложены вдоль стенки капилляра равномерно и примыкают друг кдругу, входнне приемные торцы световодов уложены вдоль противоположной стенки капилляра и примыкают другкдругу, отличающийсятем, что, с целью повышения точностиизмерения, входные приемные торцысветонодон выполнены разной величиныс,увеличением размера.,по закону обратной нелинейной характеристикитермочувствительной жидкости,3 14464 ми 5, входные торцы 7 которых расположены выше уровня ртути, Воспринятый волоконными снетоводами световой поток направляется на соединение с ними фотоприемную матрицу 3, элект 5 рические сигналы которой через соответствующие усилители фототока и компараторы 8 поступают к первым входам схем 15 совпадения и при поступлении на вторые входы схем 15 совпадения импульсов от кольцевого регистра 10 на выходах схем 15 совпадения, соответствующих освещенному уровню, будет сигнал "1", не освещенному - сиг нал "0", а в паузах между импульсами кольцевого регистра 10 - сигнал уровня "0". В результате для неосвещенных приемных торцов 7 на выходе элемента ИЛИ в16 сигнал представляет собой последовательность импульсов, период которых определяется периодом следования импульса кольцевого регистра 10, а длительность определяется длительностью импульса 25 ,генератора 9 тактовых импульсов. Первый же импульс этой последовательности, поступая на вход сброса триг-. гера 12 управления, опрокидывает его в положение, при котором снимается З 0 высокое напряжение с первого входа логического элемента И 11, и импульс генератора 9 тактовых импульсов не проходит на счетчик 13 числа импульсов. На счетчике 13 числа импульсов остается зафиксированным число, пропорциональное температуре вплоть до появления следующего пускового импульса, выдаваемого кольцевым регистром 10. Такой процесс счета про 40 исходит до тех пор, пока не произойдет изменение уровня ртути термопреобразователя. Результаты измерений индицируются блоком 14 индикации.Для получения на выходе цифрового термометра характеристики (кривая 17), .линейно зависящей от измеряемой температуры, достаточно к характеристике термопреобразователя (кривая 18) прибавить функцию коррекции нелиней 1446493ректор М.Васильева аказ 6740/ и Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ Сшская наб., д. 4/5 тета по изо ва, Ж, Р ВНИИПИ ГосУдарственного ко 113035, Мо