[其他]一种数字温度计

说明书

本发明属于数字测温技术领域。本发明是采用一种新的线性化方法，使用ＣＭＯＳ大规模集成电路Ａ／Ｄ转换器构成的新型数字温度计。此种线性化法，是用被变换的模拟电压，直接去控制Ａ／Ｄ转换器的基准电压，在完成Ａ／Ｄ转换的同时实现线性化。电路简单，线性化精度高。电路最佳参数，用计算机求解。本发明的数字温度计，使用时不用外加引线补偿电阻，就能保证测量精度，使用方便。

本发明属于数字测温技术领域。

非电量的数字化测量，最重要问题是线性化。现在常用的方法有脉冲数字法和数字计算法等方法。脉冲数字法，采用逻辑电路，用输出数字量的高位控制计数脉冲的频率，以分段完成线性化。这种方法，虽然精度可以做得较高，但不能应用大规模集成电路A/D转换器，只能使用中小规模集成电路，电路复杂，技术已经落后，近几年很少采用。美国专利US3979745就是采用此法。数字计算法，它是先把模拟信号变成数字信号，然后利用微计算机进行计算，以实现线性化。此法的优点是可适用各类传感器，不同特性传感器，硬件改动很少甚至不用改动，只改变软件就可以，可以实现较高精度。但此法技术复杂，仪表本身带有微计算机，成本高，不易普及，不适于一般场合下使用。日本专利“昭55-84292”就是采用这种线性化的数字温度计。日本横河技报（1975、V01.19、NO1）“温度的数字测量”一文，全面地论述了各种方法和电路，也没有本发明提出的方法和电路。

本发明便是针对上述缺点作了改进，其发明要点在于把传感器的参量变化，经变换及放大电路变为电压信号，把此信号分为二路：一路加到A/D转换器的信号输入端，进行A/D转换;另一路通过基准合成电路，去控制A/D转换器的基准电压，使不同输入信号对应不同的基准电压，而电路的最佳参数用计算机求解，以使在完成A/D转换的同时实现线性化，使显示的数字量即为被测温度。

本发明的数字温度计，原理框图如图1。1为温度传感器;2为变换及放大电路;4为大规模集成电路A/D转换器;5为译码显示电路。3是由一个运算放大器及电阻构成的基准电压合成电路，用它实现被变换信号对基准电压的控制。现在以铂电阻数字温度计为例，电路如图2。

铂电阻温度传感器的电阻是随着温度t的升高，电阻Rt增加，但增加的速率减小，即特性曲线随温度t增加而斜率减小，呈非线性。图2电路，能校正这种非线性，使显示的数字量与温度一一对应。A/D转换器采用5G14433（国产）或MC14433（美国），它们都是双积式A/D转换器，则;

N=N₁/V_R｜V_X｜　　　　　　　　　(1）

其中：N₁为在采样期间的脉冲数，常量;

V_R为基准电压;

V_X为被转换的模拟输入电压;

N为V_X的数字量。

对于图2电路有：

V_R＝V_Ro-V_Rx＝V_Ro-KV_X

其中：V_Ro为V_R中固定不变部分，由-E_b产生;

V_Rx是V_R中由V_X产生的分量;

K为非线性校正系数，其值影响线性化精度。

将上式代入（1）式：

N=N₁/V_Ro-KV_X|V_X| （2）