ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
DIGITAL TEMPERATURE GAGE

Предлагаемое изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов.
Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, генератор измерительных импульсов, схему сравнения импульсов, генератор счетных импульсов, генератор эталонных импульсов, счетчик с цифровым индикатором, генератор запускающих импульсов и генератор импульсов уставки (Патент США №3768310, кл. 73-362А, опубл. 1973).
Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.
Известен также цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, измерительный генератор, эталонный генератор, генератор счетных импульсов, генератор запускающих импульсов, времязадающий делитель, схему сравнения, счетчик импульсов, цифровой индикатор, триггер, реверсивный счетчик, схему выявления большего числа, элемент совпадения, исполнительный блок, генератор импульсов уставки, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор (А.С.SU №1111037 A, G01K 7/00).
Недостатком этого цифрового измерителя является также сравнительно низкое быстродействие.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является цифровой измеритель температуры (А.С.SU №1835056 A3, G01K 7/00), содержащий последовательно соединенные датчик температуры, преобразователь температура-частота, счетчик и цифровой индикатор, а также генератор тактовых импульсов, первым входом соединенный с входом цифрового индикатора, а вторым выходом подключенный к счетчику, и последовательно соединенные генератор импульсов тока и терморезистор, при этом вход генератора импульсов тока соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а его второй выход подключен к датчику температур. Недостатком этого измерителя является также сравнительно низкое быстродействие работы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия работы цифрового измерителя температуры.
Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры, введена мостовая измерительная схема, в плечи которой включены датчик температуры и терморезистор, охваченная петлей отрицательной обратной связи, своим входом связанной с измерительной диагональю моста, а выходом - с диагональю питания моста и состоящей из последовательно соединенных усилителя и генератора управляемой частоты, при этом вход цифрового индикатора температуры соединен с выходом генератора управляемой частоты.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства. Цифровой измеритель температуры состоит из мостовой измерительной схемы 1, датчика температуры 2, терморезистора 3, усилителя 4, генератора управляемой частоты 5, цифрового индикатора 6.
Цифровой измеритель температуры содержит мостовую измерительную схему 1, в плечи которой включены датчик температуры 2 и терморезистор 3, измерительная диагональ которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 подключена к входам цифрового индикатора (частотомера) 6, а диагональ питания - к выходу генератора 5 и входам цифрового индикатора 6.
Назначение новых элементов схемы - мостовой схемы 1, усилителя 4 и генератора управляемой частоты 5 - понятно из их названия.
Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.
Терморезистор 3 находится в окружающей измерительной среде. Температура среды всегда ниже измеряемой датчиком 2 температуры. При этом допустимая мощность рассеивания терморезистора 3 много ниже допустимой мощности рассеивания датчика температуры 2. Поэтому измерительным током моста происходит разогрев терморезистора 3, но не датчика 2, что исключает изменение линейности рабочей характеристики датчика.
В исходном состоянии при равных температурах датчика 2 и терморезистора 3 мостовая схема 1 сбалансирована. При увеличении температуры датчика 2 изменяется его сопротивление и появляется разбаланс моста 1, который усиливается усилителем 4 и управляет частотой генератора 5. Выходные импульсы генератора 5 поступают на диагональ питания моста 1, разогревая терморезистор 3 до температуры, при которой его сопротивление удовлетворяет уравнению уравновешенного моста, и, одновременно, на цифровой индикатор 6 частоты следования импульсов.
Таким образом, за счет введения отрицательной обратной связи следящая система автоматического управления всегда поддерживает мост в уравновешенном состоянии. При равных температурных коэффициентах электрического сопротивления датчика 2 и терморезистора 3 частота следования импульсов с выхода генератора пропорциональна избыточной измеряемой температуре датчика 2. Для повышения точности измерений терморезистор 3 может быть помещен в термостат.
Предлагаемый цифровой измеритель температуры позволяет повысить быстродействие при измерении температуры за счет автоматического поддержания мостовой схемы в сбалансированном состоянии и непрерывного измерения частоты следования импульсов на выходе генератора. Статическая ошибка следящей системы автоматического управления обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы. В качестве датчика температуры можно использовать также терморезистор с большой допустимой мощностью рассеивания.