Способ измерения температуры

Способ измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к термометрии и может быть использовано при измерении быстроменяющихся температур с централизованной обработкой информации на микропроцессорной технике.

Известен способ измерения температуры путем помещения горячего спая термопары в контролируемую среду и измерения разности потенциалов между электродами (Топерверх Н.И., Шерман М.Я. Теплотехнические измерительные и регулирующие приборы. - М.: Металлургия, 1966. - с.32). Недостатком данного способа является сравнительно низкая чувствительность измерений.

Известен также способ измерения температуры путем измерения электрического сопротивления терморезистора, помещенного в контролируемую среду (Топерверх Н.И., Шерман М.Я. Теплотехнические измерительные и регулирующие приборы. - М.: Металлургия, 1966. - с.21). Недостатком этого способа измерения является отсутствие выходного сигнала в форме интервалов времени, удобной для обработки информации на микропроцессорной технике.

В качестве прототипа выбран способ измерений температуры путем подачи импульса напряжения на вход электрической цепи, содержащей терморезистор, и регистрации интервала времени, когда на вход электрической цепи подают прямоугольный импульс напряжения, прерывают действие импульса при изменении выходного сигнала электрической цепи в течение фиксированного интервала времени от фиксированного уровня выходного сигнала, возобновляют подачу входного импульса в течение фиксированного интервала времени при достижении значения выходного сигнала фиксированного уровня и регистрируют интервал времени между моментами снятия и подачи входного импульса, а также регистрируют интервал времени между моментами подачи входных импульсов (Патент РФ RU 2184943 C1 МПК G01K. 7/16, опубликован 10.07.2002 г.).

Недостатком этого способа измерения температуры является сравнительно низкое быстродействие получения информационных отсчетов.

Техническим результатом заявляемого способа измерения является повышение быстродействия получения информационных отсчетов для определения измеряемой температуры.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения температуры путем подачи импульса положительной полярности на вход электрической цепи, содержащей терморезистор, и регистрации интервала времени, когда на вход электрической цепи подают прямоугольный импульс положительной полярности, прерывают действие импульса при изменении выходного сигнала электрической цепи в течение фиксированного интервала времени от фиксированного уровня выходного сигнала, возобновляют подачу входного импульса в течение фиксированного интервала времени при достижении значения выходного сигнала фиксированного уровня и регистрируют интервал времени между моментами снятия и подачи входного импульса положительной полярности, а также регистрируют интервал времени между моментами подачи входных импульсов положительной полярности, при этом после прерывания действия импульса положительной полярности на вход электрической цепи подают импульс отрицательной полярности.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предложенный способ измерения температуры, а на фиг.2 - диаграммы изменений входных и выходных сигналов электрической цепи.

Терморезистор 1 составляет с конденсатором 2, емкость которого С, электрическую цепь, вход которой U₁ соединен с двухпозиционным ключом 3, цепь управления которого подключена к выходу электрической цепи U₂, U₁ - входной сигнал, источники постоянного напряжения 4 и 5 связаны с входами ключа 3.

Работа устройства, реализующего предложенный способ измерения температуры, осуществляется следующим образом.

При скачкообразном изменении входного напряжения U₁ от 0 до U 1 ' (фиг.2) выходной сигнал изменяется по экспоненциальному закону до значения U 2 ' ' . При этом вход электрической цепи через ключ 3 соединен с источником 4. При значении выходного напряжения U 2 ' ' ключ 3 переключается во второе положение, подключая к входу электрической цепи источник 5 отрицательного напряжения, вызывая ускоренный разряд конденсатора С. При достижении выходного напряжения на выходе цепи величины U 2 ' ключ 3 опять переключается, подключая к входу электрической цепи источник 4 положительного напряжения. В установившемся режиме на выходе электрической цепи, состоящей из терморезистора 1 с сопротивлением R_T и конденсатора 2 емкостью С, с постоянной времени τ=R_TC формируется поток импульсов с частотой F=1/(t₁+t₂), где t₁ - фронт импульса, t₂ - спад импульса (на выходе U₂ электрической цепи). При этом время подключения источника 4 равно t₁, а источника 5 - t₂.

Сопротивление терморезистора R_T зависит от измеряемой температуры T. Следовательно, постоянная времени τ цепи также зависит от T. Рассматривая электрическую цепь как апериодическое звено первого порядка, легко показать, что t₁+t₂=kτ, где k=const.

Таким образом, фронт и спад импульса на выходе электрической цепи пропорциональны постоянной времени этой же цепи, а подключение источника отрицательного напряжения к входу цепи при разряде конденсатора вызывает ускоренный разряд последнего и уменьшает время спада импульса, т.е. повышается быстродействие получения информационных отсчетов.

Техническая реализация способа требует применения известных технических средств и технологий реализации отдельных операций. В частности, может быть использован релейный элемент с заранее задаваемыми и регулируемыми порогами срабатывания в качестве ключа 3.

Способ измерения температуры путем подачи импульса положительной полярности на вход электрической цепи, содержащей терморезистор, и регистрации интервала времени, когда на вход электрической цепи подают прямоугольный импульс напряжения, прерывают действие импульса при изменении выходного сигнала электрической цепи в течение фиксированного интервала времени от фиксированного уровня выходного сигнала, возобновляют подачу входного импульса в течение фиксированного интервала времени при достижении значения выходного сигнала фиксированного уровня и регистрируют интервал времени между моментами снятия и подачи входного импульса положительной полярности, а также регистрируют интервал времени между моментами подачи входных импульсов положительной полярности, отличающийся тем, что вход электрической цепи соединяют с источником через ключ, который подключает источник отрицательного напряжения, прерывает действие импульса положительной полярности и ускоряет разряд конденсатора.