Цифровой термометр

 

Изобретение относится к области измерения те1 пературы. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет устранения погрешности , вызванной неидентичностью характеристики термопреобразователя по крутизне. Цифровой термометр содержит заполненный контрастирующей тер- ,мочувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный ка-г пилляр с баллоном, расположенные на определенном расстоянии по разные стороны от капилляра и оптически сопряженные источник света и фотоприемную матрицу. Выходные осветительные торцы уложены вдоль стенки капилляра равномерно, а входные приемные торцы расположены параллельно выходным осветительным торцам вдоль противоположной стенки капилляра и уложены в линию с переменным шагом по закону обратной нелинейной характеристики термометра. Осветительные световоды связаны с источником света , приемные световоды выходными торцами пристыкован к фотоприемной матрице, соединенной со схемой регистрации . 3 ил. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 К 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4179638/31-10 (22) 12.01.87 (46) 23.12,88, Бюп. Р 47 (71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) H.È.Гиниятуллин, 3.M.Õàñàíoâ, Е.А.Чебоксаров и 3.P.Ãàëëÿìîâ (53) 536.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 505906, кл. G 01 К 5/18, 1976.

Авторское свидетельство СССР

9 777470, кл. С 01 К 5/02, 1980. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (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 содер„„SU„„1446493 А 1 жит заполненный контрастирующей тер,мочувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный ка-. пилляр с баллоном, расположенные на определенном расстоянии по разные стороны от капилляра и оптически сопряженные источник света и фотоприемную матрицу. Выходные осветительные торцы уложены вдоль стенки капилляра равномерно, а входные приемные торцы расположены параллельно выходным осветительным торцам вдоль противоположной стенки капилляра и уложены в линию с переменным шагом по закону обратной нелинейной харак" теристики термометра. Осветительные световоды связаны с источником света, приемные световоды выходными торцами пристыкованы к фотоприемной матрице, соединенной со схемой регистрации. 3 ил.

1 1446493 2

Изобретение относится к измерению температуры, а именно к устройствам для измерения температуры контактными методами с коррекцией нелинейнос5 ти характеристики первичнот о измерительного преобразователя и цифровой индикацией результата измерений.

Цель изобретения — повышение точ-. ности измерения. !О

На фиг,1 приведена функциональная схема цифрового термометра; на фиг,2схема регистрации; на фиг.3 — график, поясняющий определение функции коррекции нелинейности по фиксированным 15 точкам.

Цифровой термометр содержит заполненный контрастирующей термочувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный капилляр 1 с 20 баллоном и pBcTIQJIQ)KPHHblP на определенном расстоянии по разные стороны от капилляра 1 источник 2 света и фотоприемную матрицу 3, оптически сопряженные с помощью осветительных 25

4 и приемных 5 волоконных световодов, одни концы которых, расположенные по разные стороны от капилляра 1, жестко закреплены между собой и стенкой капилляра 1, причем выходные освети- 30 тельные торцы 6 уложены вдоль стенки капилляра 1 равномерно, а входные приемные торцы 7 расположены параллельно к выходным осветительным торцам 6 вдоль противоположной стенки капилляра 1 и уложены в линию с переменным шагом квантования по закону обратной нелинейной характеристики термопреобразователя; осветительные световоды связаны с источником 2 40 света, а приемные. световоды 5 выходными торцами пристыкованы к фотоприемной матрице 3, электрически связанной через соответствующие усилители фототока и компараторы 8 со схе 45 мой регистрации.

Кроме того, цифровой термометр содержит генератор 9 тактовых импульсов, кольцевой регистр 10, логический элемент И 11, триггер 12 управления, счетчик 13 числа импульсов, блок 1А-: индикации, схемы 15 совпадения и элемент ИЛИ-HE 16, соединенный с выходами схем 15 совпадения, первые входы каждой из схем 15 совпадения

55 соединены соответственно с выходами кольцевого регистра 10, вторые входы через соответствующие компараторы 8 соединены с фотоприемной матрицей 3, а выход элемента ИЛИ-HE 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 S-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 числа импульсов, BblxDp,. которого соединен с блоком 14 индикации, который регистрирует числовые значения абсолютных и относительных значений измеряемой температуры и выцает световой сигнал при выходе за пределы рабочего диапазона.

На фиг.3 прямая 17 соответствует линейному закону выходного сигнала цифрового термометра от температуры

Т ; кривая 18 показывает,как меняето, ся выходной сигнал термометра при отсутствии коррекции нелинейности

)термопреобразователя, а кривая 19 показывает функцию коррекции нелинейности 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 Т/N где Т вЂ” период следования импульсов; à N — 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 t на величину dh световой поток воспринимается только теми установленными вдоль прозрачного капилляра .1 приемными световода3 14464 ми 5, входные торцы 7 которых расположены выше уровня ртути, Воспринятый волоконными снетоводами световой поток направляется на соединение с ними фотоприемную матрицу 3, элект5 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- 15 нал "0", а в паузах между импульсами кольцевого регистра 10 — сигнал уровня "0". В результате для неосвещенных приемных торцов 7 на выходе элемента ИЛИ вЂ  16 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 gp высокое напряжение с первого входа логического элемента И 11, и импульс генератора 9 тактовых импульсов не проходит на счетчик 13 числа импуль„сов. На счетчике 13 числа импульсов остается зафиксированным число, пропорциональное температуре вплоть до появления следующего пускового импульса, выдаваемого кольцевым регистром 10. Такой процесс счета про40 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 нелиней93

4 ности термопреобразователя {кривая 19), которая может быть определена при градунровке. термопреобразователя экспериментально. Вниду выраженной для контактных термопреобразователей 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@ точностью, благодаря исключению нелинейной погрешности термопреобразо. вателя и позволяет расширить сферу применения устройства.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий заполненный контрастирующей термо чувствительной жидкостью герметический прямоугольный прозрачный капилляр с баллоном, схему регистрации, расположенные по разные стороны от капилляра и оптически сопряженные с ним посредством светонодов источник света и фотоприемную матрицу, причем выходные осветительные торцы. световодов уложены вдоль стенки капилляра равномерно и примыкают друг к другу, входные приемные торцы световодов уложены вдоль противополож-. ной стенки капилляра и примыкают друг кдругу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, входные приемные торцы светонодон выполнены разной величины с,увеличением размера.,по закону обратной нелинейной характеристики термочувствительной жидкости, 1446493

1446493 и ф

Ъ

М

> »

Ch

Составитель В.Ярыч

Техред М.Моргентал

Корректор М.Васильева

Редактор А.Ворович

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород. ул. Проектная, 4

Заказ 6740/47 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5