Цифровой термометр

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 991185 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 3103 В 1 (21) 3266551/18-10 с присоединением заявки Ко(23) Приоритет С 01 К 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 23.01.83, Бюллетень М 3 Дата опублккования описания 23.01 В 3 Э. П. Садов ников, А. А Гришанов, В, А. Долг В.Л, Котляров и В.А. Голембо(71) Заявител 54 РОВОЙ ТЕРМОМЕТР 2 Изобретение относится к контрольно измерительной технике, к области температурных измерений.По основному авт. св. 9 700788 известен цнфровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, соединенный с входом ключа, генератор опорной частоты, соединенный с делителем частоты, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены соответственно с управляющим входом ключа, генератором опорной частоты и входами установки нуля делителя частоты, тактирующий блок, подключенный к управляющему входу сумматора, ко входам которого подключены выходы преобразователя кодов и стробоскопический блок индикации (1) .В этом термометре для учета технологического разброса характеристик температурного кварцевого резонатора (ТКР) по номинальной частоте й и чувствительности Я, а также для учета разбросакварцевых резонаторов (КР) по значению Ео (технологический раз" брос для герметизированных ТКР составляет по номинальной частоте +5010 что соответствует +250 Гц, и разброс по чувствительности 160-200 Гц/С) необходимо применять схемы изменения времени измерения с путем изменения коэффициента деления К в, делителя частоты базы времени. Требуемые коэффициенты деления выставляются согласно таблице с паспортной чувствительно" стью датчика переключателем или посредством коммутации выводов.Недостатком этого технического решения является необходимость размещения внутри ЦТ уэ,пов переключения большого числа коммутирующих элементов для предварительной установки счетчика результата и делителя частоты базы времени, что усложняет ручное унравление ЦТ и его конструкцию, а также увеличивает воэможность случайногО переключения коммутирующих элементов, Кроме того, для учета погрешностиизза нелинейности составляющей для ТКР с пьезоэлементом ЬС среза в диапазоне температур - 60- +120 С, 0,2-0,3 С осуществляют либо подбор ТКР, у которых температурные коэффициенты второго и третьего порядка противоположны по. знаку и равны модулю, чта возможно только теоретически, либо применяют коррекцию по градуировочным табли- ЗО цам, производимую оператором. Послед"нее в еде т к неудобс тв ам в эксплуатации и является источником дополнительных случайных ошибок, т.е. в этом термометре не учитывается нелинейностьхарактеристики датчика, что приводитк погрешности показаний термометра, 5асобенно при измерениях в широком.диапазоне температУРОдним из путей реализации повышенных точностных характеристик ЦТ явля"ется уточнение формы ТЧХ, вид которой 10известен эмпирически лишь в нескольких точках. При этом воэможность еекорректировки с высокой точностьюможет быть достигнута не путем кусоч-но-линейной аппроксимации, а с помощью интерполяционного полинома Лагранжа, который практически однозначнопередает форму ТЧХ.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путемустранения погрешности от нелинейности термочастотной характеристики датчика.Поставленная цель достигается тем,что в известный цифровой термометрвведены соединенные последовательноблок аппроксимации и блок коррекцииколичества импульсов, при этом выходы блока индикации соединены с информационными входами блока аппроксимации, его входы сравнения соединены с 30выходами сумматора и входами блокаиндикации, а выход блока коррекцииколичества импульсов соединен с однимиз входов ключа,Причем блок аппроксимации содержит 352 и схем вычитания, выходы которых попарно подключены к входам и схем деления, а их выходы соединены с входами запоминающего устройства, выходкоторого подключен к одним из входов 40и схем сравнения, другие входы которых соединены с выходами сумматора,а их выходы подключены к входу блокакоррекции, где и - количество узловаппроксимации характеристики датчика. 45На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого термометра; нафиг. 2 - блок аппроксимации; на фиг.3 - дифференциальная селекторная схема; на фиг, 4 - схема выполнения блока деления.50Устройство содержит пьезокварцевыйтермопреобразователь 1.с частотным выходом, который через ключ 2 и тактирующий блок 3 подключен к управлянуему входу сумматора 4, ко входам которого подключены выходы преобразователя кодов 5, служащего для преобразования прямого кода в обратный по сигналам старшего разряда делителя опорной частоты. К входам преобразователя 5 подключены выходы старших К+1и.разрядов делителя б опорной частоты. Самый старший и - разряд делителя опорной частоты служит для управления работой преобразователя 5. Квходу делителя б подключен генератор 7 опорной частоты, выход К-го разряда делителя б - к другому входу тактирующего блока 3, К входу схемы 8 управления подключен старший и-й разряд делителя опорной частоты. Первый выход схемы 8 управления подключен ко входам Установка в О сумматора 4, делителя б опорной частоты и люча 2.Выходы сумматора 4 подключены ко входам стробоскопического блока индикации 9, между выходами которого и дополнительным входом ключа 2 введены последовательно соединенные блок аппроксимации 10, состоящий из 2 и схем вычитания, и схем деления, и схем сравнения (где и - количество узлов (точек) аппроксимации характеристики датчика) и запоминающего устройства, и блок коррекции количества импульсов 11, причем входы сравнения блока аппроксимации 10 подключены к выходам сумматора 4. ЬК. ) (61 р 9 ито и:1 где У (о 1 а"к Е иу Э 9"о- температурный коэффициент частоты (ТКЧ); 8 и 6 - калибровочное и текущее значение температуры, Для аппроксимапии ТЧХ путем интерполяционного полинома Лагранжа дополнительно введенные блоки дают возможность реализовать любой член Формулы и получить высокую точность измерения температуры вплоть до предельного значения, обусловленного нестабильностью ТЧХ.4 устройство работает следующим образом,При измерении температуры схема управления включает генератор 7 и от. крывает ключ 2, Импульсы с выхода термопреобразователя 1 через ключ 2 поступают на вход тактирующего блока Зкоторый запрещает одновременное поступление импульсов с выхода ключа 2 на вход Перенос сумматора 4 и Весь диапазон измеряемых температур разбивают на подциапазоны, границами которых являются реперные точки. Перед сдачей термометра в эксплуатацию производят корректировку погрешности из-за нелинейности ТКР путем замены ТЧХ интерполяционным полиномом Лагранжа и-й степени (где и - количество узлов аппроксимации характеристики датчика) с узлами в реперных точках. ТЧХ в общем случае является нелинейной функцией температуры и описывается рядом видатем, что, с целью повышения точнооти измерения температуры путем устранения погрешности от нелинейности термочастотной характеристики датчика, в него введены соединенные последовательно блок аппроксимации и блок 5 коррекции количества импульсов, при этом выходы блока индикации соединены с информацнонными входами блока аппроксимации, его входы сравнения соединены с выходами сумматора и вхо дами блока индикации, а выход блока коррекции количества импульсов соединен с одним из входов ключа.2. Термометр по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок аппрокси мации содержит 2 п схем вычитания, выходы которых попарно подключены к входам и схем деления, а их выходы соединены с входами запоминающего устройства, выход которого подключен к одним из входов п схем сравнения, другие входы которых соединены с выходами сумматора, а их выходы подключены к входу блока коррекции, где и - количество узлов аппроксимации характеристики датчика.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 700788, кл. 6 01 К 7/00, 1978 (прототип).991185 Составитель Н. Горшкова1 ехред О,Неце Корректор В. Прохненко дактор В. Лаэаренк каэ 110/ лиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Уираж 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж"35, Раушс