Цифровой измеритель температуры

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля и измерения параметров теплового поля на заданной поверхности, возникающего в результате воздействия на окружающую среду распределенного источника воспламенения. Цифровой измеритель температуры содержит N датчиков температуры, аппаратно-программные каналообразующие модули и блок измерения, который состоит из N-канального синхронного аналого-цифрового преобразователя, микроЭВМ, супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, цифрового приемопередатчика, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, СОМ-порта, блока измерения параметров окружающей среды и источника эталонных напряжений. Технический результат - создание удобного в эксплуатации автономного цифрового измерителя температуры, определение профиля теплового поля и измерения с требуемой точностью параметров теплового поля на заданной поверхности в течение необходимого времени при воздействии на нее распределенного источника воспламенения. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля и измерения параметров теплового поля на заданной поверхности, возникающего в результате воздействия на окружающую среду распределенного источника воспламенения.

Известен измеритель температуры, содержащий информационный датчик (датчик температуры) и блок измерения, который состоит из входного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора, блока управления, блока памяти, генератора тактовой частоты, адресного счетчика, положительного конденсатора, причем выход информационного датчика (датчик температуры) соединен с входом входного усилителя и вторым входом коммутатора, выход входного усилителя соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом коммутатора, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя и входом положительного конденсатора, выход генератора опорной частоты соединен с первым входом блока управления, на второй вход которого поступает команда выхода, первый выход блока управления соединен с третьим входом коммутатора, второй выход - со вторым входом блока памяти, третий выход со входом адресного счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока памяти, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока памяти, выход которого является цифровым выходом измерителя температуры /1/.

Недостатками данного измерителя температуры является недостаточная информативность из-за отсутствия возможности определения профиля и измерения параметров теплового поля на заданной поверхности, возникающего в результате воздействия на эту поверхность распределенного источника воспламенения, низкая точность (из-за отсутствия схемы термокомпенсации холодного спая термопары), малая продолжительность измерений, отсутствие возможности неконтактного съема накопленных замеров температуры.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка удобного в эксплуатации автономного цифрового измерителя температуры, позволяющего определять профиль и с требуемой точностью измерять параметры теплового поля на заданной поверхности в течение необходимого времени при воздействии на нее распределенного источника воспламенения.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении информативности измерителя температуры за счет определения профиля и измерения с привязкой к текущему времени параметров теплового поля на заданной поверхности, обеспечения требуемого времени проведения измерений, повышении точности измерений за счет увеличения числа показаний, записываемых в блок памяти прибора, их предварительной интерполяции, контроля питающих напряжений и учета условий окружающей среды, а также повышении удобства в эксплуатации за счет неконтактного съема показаний и обеспечения сохранности результатов измерений при выключении прибора.

Поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что в автономный цифровой измеритель температуры, содержащий информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, генератора тактовой частоты и блока памяти, дополнительно введены N аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программный модуль контроля внутренних питающих напряжений, блок измерения параметров окружающей среды, супервизор, цифровой приемопередатчик, COM-порт, источник эталонных напряжений, при этом информационный датчик состоит из N датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым, группа выходов N датчиков температуры через N аппаратно-программных каналообразующих модулей соединена с группой N первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен со входом COM-порта, выходы супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, цифрового приемопередатчика, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и с восьмым входами микроЭВМ, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами цифрового приемопередатчика, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти и со вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений, выходы цифрового приемопередатчика и com-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерения.

Отличительными признаками являются следующие признаки:

- информационный датчик состоит из N датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, дополнительно введены N аппаратно-программных каналообразующих модулей - признак существенный, так как обеспечивает решение технической задачи с достижением технического результата, заключающегося в определении профиля и параметров теплового поля на заданной поверхности;

- введены микроЭВМ, аппаратно-программный модуль контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программный модуль контроля внутренних питающих напряжений, супервизор - признак существенный, так как обеспечивает решение технической задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении точности и продолжительности измерений;

- введен цифровой приемопередатчик - признак существенный, так как обеспечивает решение технической задачи с достижением технического результата, заключающегося в неконтактном съеме показаний измерителя;

- введен цифровой приемопередатчик, блок памяти является энергонезависимым и перезаписываемым - признак существенный, так как обеспечивает решение технической задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении удобства пользования прибором;

- связи между известными и новыми элементами цифрового измерителя температуры - признак существенный, так как обеспечивает достижение требуемого технического результата.

Вышеуказанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению информативности, точности цифрового измерителя температуры и удобства его эксплуатации и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

На чертеже приведена функциональная схема цифрового измерителя температуры.

Цифровой измеритель температуры содержит N датчиков 1 температуры, N аппаратно-программных каналообразующих модулей 2 и блок 3 измерения, который состоит из N-канального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, микроЭВМ 5, супервизора 6, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти, генератора 8 тактовой частоты, цифрового приемопередатчика 9, аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, COM-порта 11, блока 12 измерения параметров окружающей среды и источника 13 эталонных напряжений, при этом группа выходов N датчиков 1 температуры через N аппаратно-программных каналообразующих модулей 2 соединена с группой N первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ 5, первый выход которой соединен со входом COM-порта 11, выходы супервизора 6, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти, генератора 8 тактовой частоты, цифрового приемопередатчика 9, блока 12 измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника 13 эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ 5, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами цифрового приемопередатчика 9, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти и вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений 13, выходы цифрового приемопередатчика 9 и com-порта 11 являются соответственно первым и вторым выходами блока 3 измерения.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

При включении измерителя происходит контроль питающих напряжений с помощью аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, тестирование внутренних узлов микроЭВМ 5, контроль работоспособности энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти и цифрового приемопередатчика 9.

После появления распределенного источника воспламенения происходит воздействие теплового поля на N датчиков 1 температуры, сигналы с выходов которых усиливаются и интерполируются N аппаратно-программными каналообразующими модулями 2 и поступают на N первых входов синхронного N-канального аналого-цифрового преобразователя 4, где из аналоговой формы преобразуются в цифровую. С выхода синхронного N-канального аналого-цифрового преобразователя 4 сигналы поступают на первый вход микроЭВМ 5. С учетом того, что N-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 является синхронным, то появление сигнала на одном из N датчиков 1 температуры приводит к фиксации этого момента микроЭВМ 5. Затем с некоторой задержкой во времени приходят сигналы с других датчиков, моменты появления которых также фиксируются микроЭВМ 5.

Обработка сигналов с N датчиков 1 температуры, поступающих через N-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 на первый вход микроЭВМ 5 с учетом известных координат расположения датчиков на заданной поверхности, позволяет определить профиль теплового поля, распределение температуры на заданной поверхности и др.

МикроЭВМ 5 является основным функциональным узлом прибора, осуществляющим обработку результатов экспериментов. МикроЭВМ 5 обеспечивает существенно более высокую в сравнении с прототипом частоту записи поступающих сигналов, что в свою очередь повышает точность определения параметров теплового поля.

Результаты обработки записываются в энергонезависимом перезаписываемом блоке 7 памяти и поступают на вход цифрового приемопередатчика 9. В энергонезависимом перезаписываемом блоке 7 памяти результаты могут храниться длительное время.

С выхода блока 12 измерения параметров окружающей среды на вход микроЭВМ 5 поступает информация об атмосферном давлении, температуре и влажности окружающей среды, которая учитывается при определении вышеуказанных параметров теплового поля и фиксации условий проведения экспериментов.

Источник 13 эталонных напряжений обеспечивает питание аналого-цифрового преобразователя 4 и микроЭВМ 5 высокостабильными эталонными напряжениями.

Цифровой приемопередатчик 9 позволяет осуществить неконтактную передачу результатов экспериментов по запросу другого устройства.

Супервизор 10 отслеживает величину напряжения питания микроЭВМ 5 и фиксирует те моменты, когда оно находится ниже допустимого уровня, предотвращая сбои в работе цифрового измерителя температуры.

При возникновении необходимости или отказе цифрового приемопередатчика 9 информация о результатах экспериментов может быть считана в помощью внешнего устройства через COM-порт 11.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить информативность, точность и удобство эксплуатации цифрового измерителя температуры.

Источник информации

1. Устройство регистрации термо-ЭДС ИТ-4К-0,1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (прототип).

Цифровой измеритель температуры содержит информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти и генератора тактовой частоты, отличающийся тем, что введены N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программный модуль контроля внутренних питающих напряжений, блок измерения параметров окружающей среды, супервизор, цифровой приемопередатчик, com-порт, источник эталонных напряжений, при этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым, причем группа выходов N-датчиков температуры через аппаратно-программные каналообразующие модули соединена с группой N - первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен со входом com-порта, выходы супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, цифрового приемопередатчика, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами цифрового приемопередатчика, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти и со вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений, выходы цифрового приемопередатчика и com-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры жидких и газообразных сред. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение точности и быстродействия измерения температуры.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам температуры, и может быть использовано в различных отраслях, например в нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности и в коммунальном хозяйстве для измерения на малых глубинах, в частности в трубах малого диаметра.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры жидких и газообразных сред. .

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в областях, где необходимо измерение низких температур. .

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для создания устройств точного измерения температуры в различных областях и для построения эквивалента точного образцового резистора в измерительных цепях

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам для измерения температуры движущейся среды - теплоносителя, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве для измерения температуры среды, находящейся в трубопроводах, независимо от диаметра трубы

Изобретение относится к способам определения термофизических величин и может быть использовано для определения температуры и деформации детали при их одновременном воздействии на деталь

Изобретение относится к устройствам для измерения скорости движения потоков флюидов и может быть использовано в трубопроводном транспорте, а также при проведении геофизических и газодинамических исследований скважин

Изобретение относится к термометру сопротивления с по меньшей мере одним, зависящим от температуры электрическим элементом (1) сопротивления, который имеет по меньшей мере два соединительных контакта (8), основу (3), на которой элемент сопротивления имеет возможность закрепления таким образом, что он имеет возможность вхождения в хороший термический контакт с предметом, температура которого должна быть измерена, и с электрическими подводящими проводами (2, 5), которые предусмотрены для соединений электрических соединительных контактов (8) элемента сопротивления с измерительным прибором

Изобретение относится к измерительной технике, может использоваться в системах сбора данных в технологических устройствах, а также в медицинской практике

Изобретение относится к резистивному термометру, состоящему из множества компонентов, по меньшей мере, включающему: по меньшей мере, одну подложку (1), состоящую, в основном, из материала, коэффициент теплового расширения которого, в основном, выше 10.5 ppm/K; по меньшей мере, один резистивный элемент (4), расположенный на подложке (1); и, по меньшей мере, один электроизолирующий разделительный слой (2), расположенный, в основном, между резистивным элементом (4) и подложкой (1)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телеметрической системе и системе терморегулирования космических аппаратов

Термокоса // 2448335
Изобретение относится к термометрии, а именно к датчикам температуры, и предназначено для одновременного измерения температуры в нескольких точках объекта, расположение которых определяется конструкцией объекта, а также предназначено для полевого определения температуры грунтов, где требуется получить конкретные данные о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам для измерения температуры как движущейся среды-теплоносителя в трубопроводах, так и для измерения температуры любой окружающей среды, например воздуха
Наверх