Устройство для бесконтактного измерения температуры движущихся тел

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры движущихся тел. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения искажений, вносимых конвективным теплообменом с промежуточной средой. Цель достигается тем, что устройство содержит терморегулируемое тело сравнения с профилем, соответствующим профилю поверхности движущегося тела. Тело сравнения содержит термоэлектрический модуль в виде пластины с системой параллельных разрезов. Пластина содержит чередующиеся зеркальные и зачерненные участки. Отношение обращенной в сторону термометрируемого тела поверхности пластины к сечению максимального зазора по периметру пластины составляет не менее 5:1. 5 ил, СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 J 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745517/25 (22) 03.10,89 (46) 07.12,91. Бюл. N. 45 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) В.Г, Карпенко, В.Э.Пасечник и

Л.В. Гурья нов (53) 536.521,2 (088.8) (56) Линевег Ф, Измерение температур в технике. Справочник. — М.: Металлургия, 1980, с..328.

Вейс М. Инфракрасный прибор для регулирования температуры, не зависящий от величины коэффициента, черноты излучения и температуры окружающей среды./В сб.: Измерение нестационарных температур и тепловых потоков. — M,; Мир. 1966, с, 200-215.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры движущихся тел (например, вращающихся барабанов, валов и др.), и может быть использовано в текстильной, строительной, химической и других отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение точности измерения температуры за счет устранения искажений, вносимых конвективным теплообменом с промежуточной средой.-

На фиг. 1 изображено тело сравнения, размещенное напротив объекта; на фиг. 2— блок-схема устройства; на фиг. 3 — термоэлектрический модуль; на фиг. 4 — разрез

„, SU „„1696898 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДВИЖУЩИХСЯ ТЕЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры движущихся тел, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения искажений, вносимых конвективным теплообменом с промежуточной средой, Цель достигается тем, что устройство содержит терморегулируемое тело сравнения с профилем, соответствующим профилю поверхности движущегося тела. Тело сравнения содержит термоэлектрический модуль в виде пластины с системой параллельных разрезов.

Пластина содержит чередующиеся зеркальные и зэчерненные участки. Отношение обращенной в сторону термометрируемого тела поверхности пластины к сечению максимального зазора по периметру пластины составляет не менее 5;1, 5 ил.

А — А на фиг. 3; на фиг, 5 —.разрез Б — Б на фиг

Устройство содержит терморегулируе- «р мое тело сравнения, выполненное из высо- О котеплопроводного материала в форме пластины 1 (фиг. 1), В пластине вмонтированы электрический нагреватель 2 и термочувствительный элемент датчика 3 температуры. В контакте с телом сравнения размещен термоэлектрический модуль 4 заподлицо с обращенной к термометрируемому объекту

5 полированной поверхностью пластины 1.

Потенциальные выходы модуля 4 подсоединены к терморегулятору 6 (фиг. 2). Последний управляет нагревом тела сравнения и включением регистрирующего прибора 7, 1696898

55 который связан с датчиком 3 температуры, Термоэлектрический модуль 4 совмещает функции включенных встречно двух датчиков теплового потока, Модуль представляет собой термоэлектрически-анизотропный преобразователь теплового потока, содержащий анизотропную пластину с системой параллельных разрезов, образующих четное число последовательно соединенных ветвей 8 и 9 меандра (фиг. 3), в которых тензор максимальной анизотропии коэффициента термоЭДС ориентирован под углом 45 к поверхности пластины и продольному направлению ветвей меандра, причем обращенная к йромежуточной среде поверхность ветвей в чередующемся порядке выполнена зачерненной и зеркальной. Модуль снабжен токосъемными выводами 10.

Устройство работает следующим образом.

Размещенный на стенке тела сравнения термоэлектрически-анизотропный Модуль 4 (фиг. 2) подвергается воздействию пронизывающих его стенку тепловых потоков, вызывая в каждой черненной и зеркальной ветвях меандра пропорциональные рассеиваемым потокам градиенты температур. Благодаря тому, что преобразователь выполнен в виде термоэлектрически-анизотропной пластины с указанной системой разрезов, а черненные и зеркальные ветви расположены в чередующемся порядке, генерируемые в них поперечные относительно градиента температуры ЭДС направлены вдоль ветвей и попарно вычитаются, а их разности суммируются. Таким образом, снимаемый с токосъемных выводов 10 модуля 4 результирующий сигнал пропорционален разностному радиационно-конвективному потоку, рассеиваемому черненными 8 и зеркальными 9 ветвями (фиг. 3).

Принимая по внимание, что тепловые потоки, рассеиваемые в промежуточную среду конвекцией, не зависят от степени черноты ветвей, результирующий сигнал преобразователя практически пропорционален результирующему лучистому потоку между телом сравнения и поверхностью термометрируемого объекта.

Генерируемый модулем 4 результирующий электрический сигнал поступает на вход терморегулятора 6, где усиливается и сравнивается с опорным. В зависимости от уровня и знака генерируемого модулем 4 сигнала терморегулятор 6 автоматически меняет ток в цепи нагревателя 2 (фиг. 2), пока выходной сигнал модуля не станет равным нулю, При этом терморегулятор 6 подает сигнал управления на регистрирующий прибор 7 для индикации показания датчика

3 температуры.

Исследования показали, что в условиях равенства радиационно-конвективных потоков, рассеиваемых черненным и блестящим датчиками теплового потока, с погрешностью + 0,5 К достигается температурное уравновешивание тела сравнения с термометрируемой поверхностью, В опытах не обнаружено влияние температуры окружающей среды на результаты измерения, что также подтверждает высокую эффективность выделения лучистой составляющей теплообмена в процессе температурного уравновешивания тела сравнения с термометрируемым объектом, кроме того, исключаются искажения, вносимые в результаты измерения конвективным теплообменом.

Таким образом, устройство для бесконтактного измерения температуры движущихся тел может широко применяться в промышленности, так как обеспечиваемая им точность измерения позволяет использовать измерительную информацию для настройки и контроля температурного режима сложного технологического оборудования. оптимизировать его работу, обеспечить выпуск высококачественной продукции, снизить ошибки первого и второго рода при приемке, например, в технологическом процессе производства пленочных носителей информации, Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения температуры движущихся тел, содержащее терморегулируемое тело сравнения в виде высокотеплопроводной .пластины с встроенным электрическим нагревателем и находящимися в контакте с пластиной датчиком теплового потока (ДТП) и датчиком температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения искажений, вносимых конвективным теплообменом с промежуточной средой, пластина выполнена по профилю, соответствующему кривизне термометрируемой поверхности движущегося тела, причем отношение площади обращенной в сторону термометрируемого тела поверхности пластины к сечению максимального зазора по периметру пластины F/ дП составляет не менее 5;1, где F — поверхность пластины тела сравнения, обращенная к термометрируемому объекту; д — максимальный зазор между пластиной и термометрируемой поверхностью; П-периметр пластины, при этом в пластину тела сравне1696898 ния встроен второй ДТП, оба ДТП установлены в центре пластины заподлицо с повер-хностью тела сравнения, поверхность одного ДТП выполнена зеркальной, а поверхность второго ДТП зачернена, причем оба ДТП выполнены равной чувствительности, включены встречно и совмещены в одном термоэлектрическом модуле в виде термоэлектрически анизотропного преобразователя теплового потока в форме пластины,,содержащей систему параллельных разрезов, образующих четное число последовательно соединенных ветвей меандра, в которых тензор максимальной (минималь5 ной) анизотропии коэффициента термоЭДС ориентирован под углом 45 к поверхности пластины и продольному направлению ветвей, причем лучевоспринимающая поверхность ветвей выполнена зачерненной и

10 зеркальной в чередующемся порядке.

1896898

Ф. c za 6zwq czars ezплл uzzuzn uzi к =

ФЬя 4 (Редактор И.Шулла

Составитель А.Труханов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4298 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5