Устройство для измерения температуры

 

нот е ка. 1,,т=„/

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 1726440 (6! ) Дополнительное к аит. синд-ву(22) Заявлено 16 11.77 (2! ) 2544706/18-10 (51)М. Кл.

G 01 К 7/34 с присоединением заявки J%

Гасударстееииый комитет (23) Приоритет по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 05,04 8о.Бюллетень №13

Дата опубликования описания 08.04.80, (53) УДK 536.53 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. А. Евдокимов, К. Н,Ульянкин и М. Н, Ульянкин (7!) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области тем. пературных. измерений, а именно к усч

1 ройствам для измерения температуры, в которых осуществляется преобразование . температуры во временной интервал, Известны устройства для измерения температуры, содержащие преобразователь температуры, в качестве которого используются термометры сопротивления, терморезисторы, диоды, транзисторы,включенные в измерительную схему (1) и(2).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры, блок управления, со)5 единенный с генератором тактовых импульсов и источником опорного напряжения, нуль-орган, соединенный с управляющим входом счетчика импульсов с регистратором. В этом устройстве в качестве преобразователя температуры используеч ся термометр сопротивления (3).

Недостатком устройства является низкая чувствительность и точность измере2 ния, определяемая в ряде случаев характеристиками термометра сопротивления.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.

Поставленная. цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры введены фильтр нижних частот и дифференциатор, причем преобразователь температуры выполнен в виде линейки полупроводниковых приборов с зарядовой связью, информационный вход которой соединен с источником опорного напряжения, управляющий вход соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - со счетным входом счетчика импульсов и входом фильтра нижних частот, выход которого через дифференциатор соединен со вхором нуль органа.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения температуры.

Устройство для измерения температуры содержит блок управления 1, источник опорного напряжения 2, генера7264 тор,тактовой частоты 3, линейку 4 полупроводниковых приборов с зарядовой связью (линейку ПЗС), фильтр нижних частот 5, дифференциатор 6, нуль-орган

7, счетчик импульсов 8 и регистратор 9.

Блок управления 1 управляет работой генератора 3 и источника опорного напряжения 2. Линейка ПЗС 4 через управляющий вход соединена с генератором тактовой частоты 3, а через инфор- 10

-:мационный вход - с источником 2. Кресме того, выход линейки ПЗС 4 соединен со счетным входом счетчика импульсов 8 непосредственно, а с управляющим вхо poM - через фильтр нижних частот 5, IS дифференциатор 6 и нуль-орган 7.

Устройство работает следующим образом.

Изменение теьйтературы окружающей среды оказывает значительное влияние 20 на допустимое время хранения информации в полупроводниковых приборах с зарядовой связью. Процесс термогенерации электронно-дырочных пар в объеме полу"проводника и на границе раздела полу- 25 проводник-диэлектрик ведет к накоплению паразитного заряда в потенциальной яме ячейки ПЗС. Дойустимое время хранения информации, определяемое временем, не обходимым для накопления паразитного 30 заряда до определенного уровня, зависит от температуры окружающей среды и при

0 изменении температуры от -60 до 120 С может изменяться на шесть порядков.

По сигналу с блока управления 1 ис- 35 точник опорного напряжения 2 подключаеч ся к информационному входу лийейки ПЗС

4, состоящей из конечного числа ячеек.

По этому сигналу генератор 3 посылает на управляющий вход линейки ПЗС после- 40 довательность импульсов, частота которых определяется паспортным режимом ПЗС.

При этом происходит последовательная за пись калиброваннбго сигнала с амплитудой Ц во все ячейки линейки ПЗС, Пос- 45 ле режима записи начинается режим считывания. В этом ремне частота генератора 3 выбирается ниже нижней граничной частоты ПЗС, определяемой максима льно допустимым временем хранения ин1 формации в одной ячейке ПЗС, что необходимо для обеспечения накопления. значительного термогенерируемого заряда в ячейках ПЗС. В результате процесса термогенерации электронно-дырочных пар и накапливания паразитных неосновныхносителей в потенциальной яме амплитуда импульса 0 в каждой ячейке увеличи40 4 вается. Увеличение амплитуды К-го импульса Ug„„m К-ой ячейки ПЗС за время функционально связано со значением температуры окружающей среды выражением:

Q где — — сигнал сформированный для

С

1 данного калиброванного напряжения U в ячейке ПЗС;

Q -. плотность заряда неосновных носителей, инжектированных входным сигналом;

С - удельная емкость диэлектрика затвора; зависимость термогенерации неосновных носителей от температуры окружающей среды Т.

Сигнал с выхода линейки ПЗС, представляющий собой последовательность имf пульсов переменной амплитуды, поступает на счетный вход счетчика 8 и на вход фильтра нижних частот 5, где выделяеч ся огибающая этого сигнала. С насыщением потенциальной ямы К-той ячейки

ПЗС амплитуда К-ого импульса на выходе линейки ПЗС достигает максимума.

Момент дости>кения максимума фиксируют дифференциатор 6 и нуль орган 7. Счет чик импульсов 8 начинает под:чет импульсов с приходом первого импульса с линейки ПЗС, а заканчивает по сигналу нуль-органа 7. Число импульсов, подсчи» танное счетчиком импульсов, фиксируется регистратором 9.

Чувствительность устройства определяется главным образом легированием полупроводникового материала, из которого изготовлена линейка ПЗС.

Точность устройства определяется схемотехнической организацией линейки ПЗС.

С увеличением числа ячеек в линейкеПЗС точность измерения температуры повышается.

Использование в качестве преобразователя температуры линейки полупроводниковых приборов с зарядовой связью, а также введение новых элементов в уст ройство повышает чувствительность и точность измерения температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь темпера5 7 туры, блок управления, соединенный с генератором тактовых импульсов и источником опорного напряжения, нуль-орган,соединенный с управляющим входом счетчика импульсов с регистратором, о т л йч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены фильтр нижних частот и дифференциатор, причем преоб» разователь температуры abIIIOJIHeH в виде линейки полупроводниковых приборов с зарядовой связью, информационный вход которой соединен с ис гочником опорного напряжения, управляющий вход соединен с генератором тактовых импульсов, а

26440 б выход - со счетным входом счетчика импулжов и входом фильтра нижних частот, выход которого через дифференциатор соединен со входом нуль-органа.

Ис точники информации! принятые во внимание при экспертизе

1. Новицкий П. В. и gp. цифровые при- боры с частотными датчиками. Л., «Энергия, 1970, с, 326, 1о 2, Кривоносов A. И. Полупроводниковые датчики температуры, М., Энергии, 1974, 3. Семенов В, Ф. Цифровой термометр с линейной шкалой. Труды МЭИ, вып. 2 54 „

15 М., 1975, с. 13О (прототип).

Составитель В, Куликов

Редактор О. Филиппова Техред О. Андрейко КорректорМ. Шароши

Заказ 640/32 Тираж 713 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîpoä, ул.Проектная, 4