Устройство для измерения криогеннойтемпературы

Устройство для измерения криогеннойтемпературы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190779 (21) 2799609/18-10 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 0706.81. Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 0706,81 р )м. к,.з

G 01 К 7/18! осударстаенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК536 53 (088.8) Омский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТНО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИОГЕННОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения криогенной температуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь, опорный генератор, счетчик импульсов, блок.лианеризации, цифровой индикатор $1).

Однако зто устройство не обеспечивает высокои точности измерения в области низких температур.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения криогенной температуры, содержащее датчик температуры, преобразователь выходного сигнала датчика во временной 2О интервал, генератор опорной частоты, выход которого через управляемый делитель частоты соединен со счетным входом измерительного счетчика, выход которого через последовательно включенные дешифратор и шифратор соединены со входом управляемого делителя частоты 2(.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения за ЗО счет увеличивающейся методической погрешности при цифровом измерении интервалов времени, пропорциональных температуре, уменьшающихся за счет резкого снижения чувствительности используемых платиновых и полупроводниковых термометров сопротивления в сторону низких (до 4 К) о и в сторону высоких (до 160 К) криогенных температур соответственно.

При этом простое увеличение частоты опорного генератора для уменьшения методической погрешности ограничивается быстродействием существующей элементной базы.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок формирования йзмерительного цикла,i вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выходс управляющим входом преобразователя, два триггера, два счетчика, причем счетный вход первого счетчика соединен с выходом преобразователя и первым логическим входом второго счетчика,а выход соединен с первыми входами триггеров, выход втс 836534 рого счетчика соединен со вторым входом второго триггера, первый выход которого соединен с логическим входом измерительного счетчика и вторым логическим входом второго счетчика, а второй выход связан со вторым входом первого триггера, выход которого соединен с логическим входом первого счетчика.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения криогенной температуры содержит датчик температуры 1 со стабилизированным источником питания 2, преобразователь

3 выходного сигнала датчика во временной интервал, блок формирования измерительного цикла 4, выход кото-, рого соединен со входом преобразователя 3, генератор опорной частоты 5, первый б и второй 7 счетчики, первый 8 и второй 9 триггеры, измери- 20 тельный счетчик 10, табло отображения 11, дешифратор 12, шифратор 13 и управляемый делитель частоты 14.

Блок формирования измерительного цикла 4 служит для Формирования из 25 импульсов генератора опорной частоты .5 импульсов единичного измерительного цикла длительностью Тo ü xn„где щ — максимальная величина измеряемого параметра на выходе преобразова- ЗО теля 3. Счетчик б имеет емкость и определяемую необходимой кратностью расширения измеряемого параметра Ф для достижения заданной точности измерения. Счетчик 7 имеет емкость

N = иТГ0, где fg — частота опорного генератора 5.

Устройство для измерения криогенной температуры работает следующим образом.

Температура, подлежащая измере- 40 нию, воздействует. на термодатчик.

По команде "Начало цикла" блок формирования измерительного цикла 4 запускает преобразователь выходного сигнала термодатчика в интервал 45 времени 3 с частотой единичного

1 измерительного цикла f-- —, который

Т осуществляет преобразование выходного сигнала термодатчика за каждый измерительный цикл длительностью Т в интервал временидлительностью Т»

В начальном состоянии логический вход счетчика б открыт по неинверсному выходу первого триггера 8, а второй логический вход второго счетчика 7 и логический вход измеритель-. ного счетчика 10 закрыты по второму (неинверсному) выходу второго триггера 9. Первый логический вход второго счетчика 7 всегда будет открыт 60 на интервал времени Т- t>.

Первый счетчик б начинает считать число интервалов С,до заданной кратности и, а второй счетчик 7 число импульсов частоты опорного генера- Я тора 5 за время, равное n(Т-Ф ).

Таксй режим работы продолжается в течение подготовительного цикла Ти до тех пор, пока первый счетчик б не войдет в режим переполнения, т.е. насчитает число интервалов

"Х равное заданной кратности и. При переполнении счетчика 6 срабатывают первый 8 и второй 9 триггеры. Выходным сигналом первого триггера 8 закрывается логический вход первого ,счетчика б, при этом прекращается счет интервалов времени Фх. Выходным сигналом с первого (неинверсного) выхода второго триггера 9 открывается второй логический вход второго счетчика 7 и логический вход измерительного счетчика 10.

Начинается измерительный цикл. При этом от опорного генератора на второй счетчик 7 будут поступать импульсы с частотой f>, а на измерительный счетчик 10 - с частотой

fp/К „, где К, - коэффициент деления управляемого делителя частоты

14, который выбирается из расчета заданной точности линеаризации характеристики датчика температуры

1 и устанавливается дешифратором

13 сигналом с шифратора 12, соединенного с измерительным счетчиком.

Величина измерительного цикла будет определяться временем счета импульсов частоты опорного генератора 5 вторым счетчиком 7 от конца подготовительного цикла до переполнения счетчика. Это число импульсов можно определить как разность числа импульсов от полной емкости второго счетчика nTfg и числа импульсов, записанных этим же счетчиком за.подготовительный цикл и(т — х )fo т.е.

nTfO n(Т- i)() f0=è (,Х f0

Соответстненно.время измерительного цикла Т равно

Tg= n (= Я "х(°

Таким образом н устройстве осуществляется непрерывное расширение в и раз измерительного интервала времени. При такой органнзации цифрового измерения среднеквадратическая погрешность кнантования единичного измерения уменьшается в п раз.

Для устранения необходимости выйолнения операции деления полученного результата на п после измерения входного параметра, следует ныбирать n = 10", где K = 1,2,3....

В этом случае для отсчета показаний в заданном масштабе измеряемой величины достаточно не дешифрировать младшие разряды измерительного

l счетчика, количество которых устанавливается в зависимости от заданной величины К.

Наличие ноных элементон в устройстве выгодно отличает его от ппата836534

Составитель В. Куликов

Редактор О. Филиппова Техред Н. Келушак . Корректор О. Билак

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ ГосударствЕнного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3102/32

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 типа, так как позволяет повысить точность измерения температуры, что позволяет расширить сферу применения устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения криогенной температуры, содержащее датчик температуры, преобразователь выходного сигнала датчика во временной интервал, генератор опорной частоты, выход которого через управляемый делитель частоты соединен со счетным входом измерительного счетчика, выходы которого через последовательно включенные дешифратор и шифратор соединены со входом управляемого делителя частоты, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены блок формирования измерительного цикла, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход соединен с управляю щим входом преобразователя,.два триггера, два счетчика, причем счетный вход первого счетчика соединен с выходом преобразователя и первым логи-. ческим входом второго счетчика, а выход соединен с первыми входами триггеров,, выход второго счетчика соединен со вторым входом второго триггера, первый выход которого соединен. с логическим входом измерительного счетчика и вторым логическим входом второго счетчика, а второй выход соединен со вторым входом первого триггера, выход которого соединен с логическим входом первого счетчика.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 559131, кл. G 01 К 7/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 466401, кл. G 01 К 7/18, 1975 (прототип).