[其他]一種數(shù)字溫度計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85102216
• 申請日: 1986-04-01
• 公開（公告）號: CN85102216B
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵軍哲;陳育斌
• 申請（專利權(quán)）人: 大連工學(xué)院
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;G01D3/02
• 代理公司: 大連工學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 王樹本

本發(fā)明屬于數(shù)字測溫技術(shù)領(lǐng)域。

非電量的數(shù)字化測量，最重要問題是線性化。現(xiàn)在常用的方法有脈沖數(shù)字法和數(shù)字計算法等方法。脈沖數(shù)字法，采用邏輯電路，用輸出數(shù)字量的高位控制計數(shù)脈沖的頻率，以分段完成線性化。這種方法，雖然精度可以做得較高，但不能應(yīng)用大規(guī)模集成電路A/D轉(zhuǎn)換器，只能使用中小規(guī)模集成電路，電路復(fù)雜，技術(shù)已經(jīng)落后，近幾年很少采用。美國專利US3979745就是采用此法。數(shù)字計算法，它是先把模擬信號變成數(shù)字信號，然后利用微計算機(jī)進(jìn)行計算，以實現(xiàn)線性化。此法的優(yōu)點是可適用各類傳感器，不同特性傳感器，硬件改動很少甚至不用改動，只改變軟件就可以，可以實現(xiàn)較高精度。但此法技術(shù)復(fù)雜，儀表本身帶有微計算機(jī)，成本高，不易普及，不適于一般場合下使用。日本專利“昭55-84292”就是采用這種線性化的數(shù)字溫度計。日本橫河技報（1975、V01.19、NO1）“溫度的數(shù)字測量”一文，全面地論述了各種方法和電路，也沒有本發(fā)明提出的方法和電路。

本發(fā)明便是針對上述缺點作了改進(jìn)，其發(fā)明要點在于把傳感器的參量變化，經(jīng)變換及放大電路變?yōu)殡妷盒盘枺汛诵盘柗譃槎罚阂宦芳拥紸/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;另一路通過基準(zhǔn)合成電路，去控制A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓，使不同輸入信號對應(yīng)不同的基準(zhǔn)電壓，而電路的最佳參數(shù)用計算機(jī)求解，以使在完成A/D轉(zhuǎn)換的同時實現(xiàn)線性化，使顯示的數(shù)字量即為被測溫度。

本發(fā)明的數(shù)字溫度計，原理框圖如圖1。1為溫度傳感器;2為變換及放大電路;4為大規(guī)模集成電路A/D轉(zhuǎn)換器;5為譯碼顯示電路。3是由一個運算放大器及電阻構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓合成電路，用它實現(xiàn)被變換信號對基準(zhǔn)電壓的控制。現(xiàn)在以鉑電阻數(shù)字溫度計為例，電路如圖2。

鉑電阻溫度傳感器的電阻是隨著溫度t的升高，電阻Rt增加，但增加的速率減小，即特性曲線隨溫度t增加而斜率減小，呈非線性。圖2電路，能校正這種非線性，使顯示的數(shù)字量與溫度一一對應(yīng)。A/D轉(zhuǎn)換器采用5G14433（國產(chǎn)）或MC14433（美國），它們都是雙積式A/D轉(zhuǎn)換器，則;

N=N₁/V_R｜V_X｜　　　　　　　　　(1）

其中：N₁為在采樣期間的脈沖數(shù)，常量;

V_R為基準(zhǔn)電壓;

V_X為被轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓;

N為V_X的數(shù)字量。

對于圖2電路有：

V_R＝V_Ro-V_Rx＝V_Ro-KV_X

其中：V_Ro為V_R中固定不變部分，由-E_b產(chǎn)生;

V_Rx是V_R中由V_X產(chǎn)生的分量;

K為非線性校正系數(shù)，其值影響線性化精度。

將上式代入（1）式：

N=N₁/V_Ro-KV_X|V_X|（2）

從（2）式可以定性地看出線性化的作用。設(shè)V_X與R_t成正比關(guān)系，溫度t升高時，R_t加大，即V_X加大，此時V_R減小，數(shù)字量N比沒有KV_X這項時要大些，以補償曲線斜率的減小，從而改善了線性。自然補償情況與K的大小有關(guān)。

在圖2電路中，運放A₁、電阻R₁₁、R₂₁、R₂₂和鉑電阻Rt組成有源電橋，以實現(xiàn)把Rt的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號。用有源電橋進(jìn)行Ω-V轉(zhuǎn)換，靈敏度高，線性好。運放A₂為電壓放大器。運放A₃是基準(zhǔn)電壓合成放大器。由圖2得到：

V_X=IΔR_t+IR_to-

其中：I=GI_O,G=,I_O=E_b/R₁₁;