Многоточечный цифровой термометр
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскнк
Социалистические республик ()932277 (61) Донолнительиое к авт. свил-ву
{22)Заявлено 14.08.78 (2I ) 2658902/18 10 с присоединением заявки .% (23) Приоритет
Опубликовано 30.05. 82. Бюллетень № 20
Дата опубликования описания Ql.06.82 (5! )М. Кл.
Q 01 К 7/02
Государственный комитет
СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 5З6.5З (088. 8) (72) Авторы изобретения
В; В. Пятшев и В. Е. Тереще по
) !,-; ; - . -. /
t
Челябинский ордена "Знак Почета завод "Теплоприбор" (7!) Заявитель (54 } МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР
Изобретение относится к области тем,пературных измерений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где производится измерение температуры с помощью термозлектри5 ческих преобразователей, а также для научных исследований, где требуется высокая точность измерения. температуры.
Известно устройство для измерения температуры с помощью термоэлектричес10 кого преобразователя (ТП), в котором линеаризация характеристики ТП и компенсация термо-ЭДС свободных концов выполнена аналоговыми методами jl).
Это устройство не обеспечивает высот5 кой точности измерения температуры из-за невозможности подбора и широком диапазоне температур нелинейных компенсирующих элементов.
Известно устройство для многоточеч20 ного измерения температуры, содержащее термоэлектрические преобразователи, подключенные через коммутатор к компенса ционному мосту, включающему в себя термопреобразователь температуры свободных концов ТП, измерйтельный блок, блок памяти (2).
Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры, так как точная компенсация термо-ЭДС свободных концов возможна только в небольшом диапазоне температур, где кривизна нелинейных характеристик компенсационного моста и ТП одинакова.
Наиболее близким к предлагаемому является многоточечный цифровой термометр, содержащий термоэлектрические преобразователи, подключенные ко sxoдам коммутатора, термопреобразователь температуры свободных концов ТП, вычислительный блок, входы которого соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя и блоком памяти, а выход — с Индикатором. В этом устройстве выход коммутатора соединен со входом аналого-цифрового преобразователя через схему, обеспечивающую компенсацию термо-ЭДС свободных концов ТП (3 j. — КФ
Таким образом, компенсация влияния термо-ЭДС свободных концов каждого ТП производится с учетом нелинейности характеристики мостовой схемы и нелиней- . ности характеристики каждого ТП. Компенсация влияния термо-ЭДС холодных концов ТП и линеаризация характеристики ТП производится в одном блоке. В качестве блока памяти можно использовать интегральную микросхему— постоянное запоминающее устройство с электрическим перепрограммированием. Это позволяет без изменения схемы термометра использовать его с любыми ти3 9322 Недостатком устройства является ни кая точность измерения в широком диапазоне температур вследствие невозможности обеспечения полной компенсации термо-ЭДС свободных концов ТП в широком диапазоне температур. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры в широком диапазоне температур путем более точного учета влияния термс ЭДС свободных lo спаев ТП на результат измерения, а также путем компенсации помех и дрейфа нуля аналого-цифрового, преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в многоточечном цифровом термометре 1у термопреобразователь температуры свобод ных концов ТП соединен с входом коммутатора, первый выход которого непосредственно соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход соединен с блоком памяти, На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Многоточечный цифровой термометр содержит ТП 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов ТП, включенный в измерительную схему, например, мостовую, источник 3 питания измерительной схемы, коммутатор 4, один из входов которого закорочен (не 30 показано), аналого-цифровой преобразова» тель 5, блок 6 памяти, вычислительный. блок 7, например, микропроцессор, индикатор 8. Бифровой термометр работает следуюшим образом. Измеряемая температура и температура свободных концов ТП преобразуется термопреобразователями 1 и 2 в ЭДС. Коммутатор 4 подает на вход аналогоцифрового преобразователя ЭДС каждого ТП поочередно с ЭДС мостовой схемы и нулевым потенциалом закороченного входа. Когда на вход аналого-цифрового преобразователя подан нулевой потенциал, на выходе аналого-цифрового преобразователя имеется код, соответствуюший дрейфу нуля аналого-цифрового преобразователя и уровню помех действующих на входе термометре, который вычислительным блоком 7 вычитается из кодов соответствующих ЭДС ТП и ЭДС мостовой схемы. Тем самым достигается компенсация дрейфа нуля аналого-цифрового преобразователя, а также помех, влияющих на точность измерения, Когда коммутатор подключает ко входу аналого-цифрового преобразователя мосто77 вую схему, вычислительный блок по скорректированному коду ЭДС мостовой схемы вычисляет тем ературу свободных концов ТП по формуле, аппроксимирующей зависимость ЭДС мостовой схемы от температуры. Эта формула может быть: подобрана с любой заданной точностью и состоять из любых элементарных и даже неэлементарных функций, так как современные микропроцессоры могут вычислять значение тригонометрических, гиперболических и других функций с точностью до шести и более знаков. Характеристика мостовой схемы аппроксимируется, нанрнмер, формулой х= и+ Ь " н ° (" где ty — температура свободных концов ТП; а,4 — коэффициенты, хранящиеся в блэке памяти, р> величина ЭДС на выходе мостовой схемы. Характеристика любого ТП также епцроксимируется с любой заданной точностью, например, формулой ="Й +х)+п (- t ty — соответственно измеряемая температура и темпера>ура свободных концов ТП; к,m — коэффициенты, записываемые в блок памяти, которые определя-. ются для каждой термопары при аппроксимации в зависимости от заданной точности. Из формулы (3) следует, что измеряемая температура определяется выражением Многоточечный цифровой термометр, содержащий термоэлектрические преобразователи, подключенные к входам комму- 1 татора, термопреобразователь температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей, вычислительный блок, входы которого соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя и 5 932277 6 нами ТП, корректировать метрологичес- блоком памяти, а выход — с индикатором, кне характеристики термометра с учетом о т л н ч а ю шийся тем, что, с нестабильности характеристик ТП во вре- целью повышения точности измерения в мени, легко переходить от одних типов широком диапазоне температур, термоТП к другим. преобразователь температуры свободных В сравнении с известным предлагаемый концов термоэлектрических преобразовацифровой термометр имеет более высокую телей соединен с входом коммутатора, точность измерения температуры. первый выход которого непосредственно I соединен с входом аналого-цифрового 1î преобразователя, а второй выход соедиФ о р м у л а и з о б р е т е н и я нен с блоком памяти. ИсточHHKи информаILHир принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР K 433358, кл. 5 01 К 7/02, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР 14 408170, кл. (j 01 К 7/12, 1972. 3. Патент США М 3982110, кл. 235-151, З,опублик. 1976 (прототип). Составитель В. Куликов Редактор Ю. Середа Техред Л. Пекарь Корректор Г. Огар Заказ 3762/58 Тираж 883 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4
