Курсовая работа: Розробка цифрового термометру

f_x

Рисунок 2.4 - Залежність похибки квантування від частоти f_x

Аналіз рівняння похибки показує, що можливими шляхами зменшення похибки є збільшення зразкового часового інтервалу Т₀ і вимірюваної частоти f_x . Але збільшення Т₀ приведе до збільшення часу вимірювання, що знизить швид-кодію. Оскільки похибка квантування зменшується із збільшенням вимірюваної частоти, то такі частотоміри ефективні в області середніх і високих частот (від одиниць кілогерц до десятків мегагерц).

3. РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ТЕРМОМЕТРА

Даний цифровий термометр представляє собою сукупність п’єзоелект-ричного термоперетворювача включеного в схему цифрового частотоміра середніх значень.

Розрахуємо параметри схеми.

Для отримання рівняння перетворення цифрового термометра в рівняння (2.1) замість f_x підставимо f_t з (1.2)

N_t = T₀ f_x = T₀ (f_p + S t_x ), (3.1)

З урахуванням рівняння (2.2) похибка квантування термометра буде мати вигляд

δ = 1/ N_t = , (3.2)

З рівняння похибки квантування (3.2) і даних п.1.4 визначимо зразковий часовий інтервал T ₀ на виході зразкової міри часу. Він повинен бути більший періода T_tx тому тут підставлямо значення f_{t min} = f_p + S t_{x min}

T ₀ = , (3.3)

T ₀ = ,

Частоту квантування на виході імпульсного генератора Gвибирають таку, щоб

T _кв << T ₀ .

Частіше всього вибирають генератор з частотою f _кв = 1 МГц.

Виходячи з рівняння (3.3) нижня межа вимірювання визначиться так

t_{x min} = (3.4)

Верхня межа вимірювання визначається значенням максимальної ємності двійкового лічильника N_max .

З рівняння (3.1)

N_max = T ₀ f_xmax = T ₀ ( f_p + S t_xmax ) (3.5)

N_max = 6,6·10^-4 (10³ + 10³ ·2100) = 1,4·10³ .

З врахуванням того, що N_max = 2ⁿ , верхня межа вимірювання визначиться так

t_{x max} = (3.6)

де n – розрядність двійкового лічильника.

Розрядність n , яка необхідна для реалізації двійкового лічильника визначимо за формулою

n = l о g ₂ N_max ≈ 10.

ВИСНОВКИ

В курсовій роботі проведено огляд державних еталонів температур, первинних вимірювальних перетворювачів температури (термопари, термометри опору, п’єзоелектричні термоперетворювачі) і в якості вимірювального пере-творювача вибрано п’єзоелектричний термоперетворювач, оскільки він задо-вільняє умові завдання на розробку.