Датчик температуры



Датчик температуры
Датчик температуры

 


Владельцы патента RU 2492437:

Закрытое акционерное общество Специализированное конструкторское бюро "Термоприбор" (RU)

Изобретение относится к области термометрии может быть использовано для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности труб, расположенных в местах, не позволяющих производить непосредственные замеры, например, в подземных коммуникациях. Заявлен датчик температуры, состоящий из корпуса с крышкой и отверстием для кабельного вывода, между которыми внутри расположена кассета в виде полнотелого цилиндра с несколькими сквозными отверстиями для чувствительных элементов поджатая гайкой. Одна из внешних сторон корпуса выполнена прямоугольной и является составной частью плоского основания, продольно которому расположены совпадающие продольные оси внутреннего рабочего диаметра корпуса и полнотелого цилиндра кассеты и которые при установке и измерении расположены параллельно продольной осевой линии трубопровода. Корпус и кассета выполнены из высокотеплопроводных материалов. Технический результат: повышение точности измерения температуры. 2 ил.

 

Изобретение предназначено для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности труб, расположенных в местах, не позволяющих производить непосредственные замеры, например, в подземных коммуникациях.

Известен датчик температуры, который состоит из основания и крышки, образуя корпус и внутри которого на основании расположен чувствительный элемент, закрытый пластиной. Основание и крышка, соединенные между собой, образуют герметичную полость и имеют одну общую ось, перпендикулярную оси трубы, вдоль которой расположен кабельный ввод с элементами фиксации и герметизации. Датчик закрывается от внешней среды кожухом. Соединительный кабель выполнен на основе стандартного многожильного кабеля из электрических проводов, подсоединенных к чувствительному элементу. Датчик температуры устанавливается на трубе при помощи клея. При этом основание предполагает наличие только трех градаций по радиусу кривизны относительно диаметра трубы. См Технический паспорт, MMG Automatika Muvek, Budapest III., Szervolgyi ut 41. Недостатками указанного датчика являются наличие только трех градаций по радиусу кривизны относительно диаметра трубы, что приводит к большой погрешности измерения температуры наружных поверхностей труб, чьи диаметры находятся между пределами градации. Место входа соединительного кабеля в корпус сверху может привести к разгерметизации корпуса из-за меняющихся климатических условий и преждевременному выходу из строя датчика температуры. Использование соединительного кабеля без механической защиты может привести к нарушению его целостности при монтаже и эксплуатации при подвижках грунта и преждевременному выходу из строя. Датчик температуры располагает только одним чувствительным элементом и, таким образом имеется только один измерительный канал. Поэтому при выходе чувствительного элемента из строя, выйдет из строя и датчик температуры, установленный на трубе под землей. У рассматриваемого датчика не предусмотрена электроизоляция корпуса датчика от электрического потенциала, существующего на поверхности трубы.

Наиболее близким к заявляемому, и взятым за прототип, является датчик температуры состоящий из основания, чувствительного элемента, корпуса с крышкой внутри которого расположена кассета формы ступенчатого полнотелого цилиндра с несколькими вертикальными сквозными отверстиями для чувствительных элементов, кабельного вывода с элементами фиксации и герметизации и изоляционного кожуха. Корпус представляет собой стакан с глухим тонким ступенчатым дном, а прямоугольное основание имеет сверху центральное глухое углубление, соответствующее диаметру и глубине ступенчатого дна корпуса и они состыкованы разъемным соединением. Снизу съемное основание имеет кривизну R, соответствующую радиусу поверхности трубы. Кабельный вывод расположен параллельно образующей прямой линии поверхности основания и состоит из штуцера и соединительного кабеля, включающего электрические провода внутри металлической трубки, и оцинкованного металлорукава. См. описание к патенту RU №2215271, опубликованное 27.10.2003., бюл. №30. Данный датчик позволяет повысить точность измерения и надежность работы, увеличить срок службы, а также уменьшить массово-габаритные характеристики. Однако у рассматриваемого датчика достаточно большие габариты, что не позволяет эффективно использовать на трубах малого диаметра, например, диаметром менее 100.0 мм.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубы, повышение надежности работы датчика температуры, а также увеличение срока его службы сокращение сроков изготовления и сборки.

Ожидаемый технический результат заключается в снижении комплектующих и массогабаритных характеристик, а также сокращение сроков изготовления и сборки.

Это достигается тем, что датчик температуры, состоящий из корпуса с крышкой и отверстием для кабельного вывода, между которыми внутри, расположена кассета в виде полнотелого цилиндра с несколькими сквозными отверстиями для чувствительных элементов поджатая гайкой, а одна из внешних сторон корпуса выполнена прямоугольной и является составной частью плоского основания, продольно которому расположены, совпадающие продольные оси внутреннего рабочего диаметра корпуса и полнотелого цилиндра кассеты и при установке и измерении расположены параллельно продольной осевой линии трубопровода, при этом корпус и кассета выполнены из высокотеплопроводных материалов.

На фиг.1 представлен общий вид датчика температуры в разрезе.

На фиг.2 - сечение А-А.

Датчик температуры состоит из корпуса 1 с крышкой 2, основания 3 (см. фиг.2), кассеты 4 (см. фиг.1) с чувствительными элементами 5, и кабельного вывода 6. Кассета 4 имеет форму полнотелого цилиндра и поджата гайкой 7. Внутренний рабочий диаметр корпуса 1 соответствует наружному диаметру полнотелого цилиндра кассеты 4, продольные оси которых совпадают, а при установке и измерении расположены параллельно продольной осевой линии трубопровода. Параллельно этим осевым линиям кассета 4 имеет несколько сквозных отверстий 8 (на фиг.2 их показано четыре), в которых располагаются чувствительные элементы 5. Причем перенос тепла внутри чувствительного элемента осуществляется перпендикулярно оси сквозных отверстий по всей длине почти мгновенно из-за малого диаметра чувствительных элементов 5 и изготовления кассеты 4 и корпуса 1 из быстропроводящих тепло материалов.

Корпус 1 выполнен в виде гильзы со сквозным ступенчатым отверстием внутри. С одной стороны сквозное ступенчатое отверстие на конце заканчивается круглым отверстием 9 (см. фиг.1) для кабельного вывода 6, а с другой стороны отверстием под крышку 2, между которыми имеется расточка по длине кассеты с буртиком 10 и резьбовым отверстием 11 для ее крепления гайкой 7. Внешняя форма корпуса 1 характеризуется перпендикулярным сечением и может иметь периметр разнообразной формы. В нашем случае, для изготовления корпуса 1 был выбран профиль в виде прутка прямоугольного сечения.

Изготовление и сборка датчика температуры осуществляются следующим образом. Корпус 1, крышка 2 основание 3 изготавливаются из никелевого сплава, например, 12Х18Н10Т. Кассета 4 изготавливается из высокотеплопроводного материала, например, алюминиевого сплава Д16.

Основание 3 образовано за счет установленных с двух сторон снизу корпуса 1 двух пластин 12 прямоугольного сечения с отверстиями 13 (по два на каждой пластине см. фиг.1) и нижней поверхности корпуса 1, образующих снизу одну горизонтальную плоскость.

Корпус 1 был изготовлен из прутка высокотеплопроводного материала прямоугольного сечения 25×25 мм и длиной 81.5 мм, два смежных угла которых могут быть закруглены или скошены. С одной стороны торца вдоль продольной осевой линии высверливается отверстие 9 диаметром Ф=10.0 мм и наружной проточкой делается буртик диаметром Ф=14.0 мм и длиной 1,5 мм под установку и крепление кабельного вывода 6. Затем с другой стороны высверливается отверстие диаметром Ф=19.5 мм и длиной 75.0 мм, получая тем самым сквозное отверстие вдоль единой продольной осевой линии. Потом с этой стороны отверстие диаметром Ф=19.5 мм растачивают под диаметр Ф=20.7 мм длиной 63.5 мм с образованием буртика 10 для установки до упора кассеты 4. Затем делается проточка диаметром Ф=23.0 мм и длиной 4.5 мм, под установку крышки 2 и отверстие под нарезание резьбы М22×1 для крепления кассеты 4 и фиксации ее в корпусе 1 гайкой 7. После с двух сторон снизу корпуса 1 к двум смежным углам при помощи сварки устанавливают пластины прямоугольного сечения 6×10 мм и длиной 50.0 мм, образуя снизу одну горизонтальную плоскость. Противоположные смежные углы могут быть скошены или выполнены по радиусу.

Кассета 4 имеет сквозные продольные отверстия 8 для установки в нее чувствительных элементов 5 и она имеет еще одно дополнительное сквозное отверстие 8, образующее общую воздушную полость внутри корпуса 1 со стороны гайки 7. Поэтому гайка 7 с наружной резьбой М22×1 имеет сквозное отверстие с диаметром, превышающее расстояние между двумя отверстиями 8, расположенными по разные стороны продольной оси сквозного отверстия корпуса 1. При этом кассета 4 устанавливается таким образом, что бы один или два чувствительных элемента располагались как можно ближе к нижней горизонтальной плоскости основания 3. Крепление кассеты 4 и фиксации ее в корпусе 1 гайкой 7 производится после установки в нее чувствительных элементов 5.

Чувствительный элемент 5 или несколько чувствительных элементов 5 оборачивают изоляционной пленкой внахлест, обмазывают клеем и вставляют их в отверстия 8 кассеты. Гайкой 7 производится ее крепление и фиксация в корпусе 1. После чего корпус 1 закрывается крышкой 2.

При установке датчика температуры на трубы разного диаметра используются специальные подкладки 14 (см. фиг.2) с разным диаметром кривизны, соответствующим диаметру конкретной трубы. Подкладка 14 устанавливается к основанию 3 при помощи винтов, проходящих через отверстия 13 с блокировкой электрического контакта с помощью изоляционных втулок и прокладки между ними и основанием 3, т.к. трубы, как правило, находятся под небольшим электрическим потенциалом для предотвращения электрохимической коррозии трубы.

Датчик температуры работает следующим образом. Тепло от трубы через прокладку 14 (если труба круглого сечения), основание 3, кассету 4 поступает к чувствительным элементам 5. Изменение температуры трубы от 0 до 50°C приводит к изменению сопротивления чувствительного элемента ≈21.0 Ом. Указанная мера измерения сопротивления служит мерой измерения температуры трубы и регистрируется на поверхности вторичным преобразователем.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубы, а также надежность работы датчика температуры. Увеличить срок его службы.

Позволят использовать их на трубах малого диаметра с высоким быстродействием и малой статической погрешностью измерения и регистрации температуры, а также с меньшими массогабаритными характеристиками.

Датчик температуры, состоящий из корпуса с крышкой и отверстием для кабельного вывода, между которыми внутри расположена кассета в виде полнотелого цилиндра с несколькими сквозными отверстиями для чувствительных элементов, поджатая гайкой, отличающийся тем, что одна из внешних сторон корпуса выполнена прямоугольной и является составной частью плоского основания, продольно которому расположены совпадающие продольные оси внутреннего рабочего диаметра корпуса и полнотелого цилиндра кассеты, и которые при установке и измерении расположены параллельно продольной осевой линии трубопровода, при этом корпус и кассета выполнены из высокотеплопроводных материалов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системе терморегулирования космических аппаратов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании и калибровке термометров сопротивления и тензорезисторов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тепло-прочностных испытаниях авиационно-космических конструкций при определении их поверхностных температурных полей.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при тепловых испытаниях конструкций для определения их поверхностных температурных полей. .

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться, в частности, в термометрии, особенно в быстротечных технологических процессах, и там, где можно быстро отреагировать на возможную разгерметизацию защитных гильз термопреобразователей путем измерения давления.

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам для измерения температуры как движущейся среды-теплоносителя в трубопроводах, так и для измерения температуры любой окружающей среды, например воздуха.

Термокоса // 2448335
Изобретение относится к термометрии, а именно к датчикам температуры, и предназначено для одновременного измерения температуры в нескольких точках объекта, расположение которых определяется конструкцией объекта, а также предназначено для полевого определения температуры грунтов, где требуется получить конкретные данные о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телеметрической системе и системе терморегулирования космических аппаратов. .

Изобретение относится к резистивному термометру, состоящему из множества компонентов, по меньшей мере, включающему: по меньшей мере, одну подложку (1), состоящую, в основном, из материала, коэффициент теплового расширения которого, в основном, выше 10.5 ppm/K; по меньшей мере, один резистивный элемент (4), расположенный на подложке (1); и, по меньшей мере, один электроизолирующий разделительный слой (2), расположенный, в основном, между резистивным элементом (4) и подложкой (1).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного определения температуры сахаросодержащих корнеплодов на двух различных глубинах обрабатываемого материала в процессе инфракрасной сушки. Аналоговые микроамперметры выполнены в виде двух карманных цифровых мультиметров. При этом устройство дополнительно снабжено предохранителем, двумя понижающими трансформаторами, четырьмя однофазными выпрямителями, двумя интегральными стабилизаторами напряжения, двумя операционными усилителями сигнала, шестью резисторами и восемью конденсаторами. Предохранитель установлен на входе цепи, трансформаторы скоммутированы с выпрямителями, выпрямители выполнены с возможностью взаимодействия со стабилизаторами напряжения и мультиметрами, а стабилизаторы напряжения с возможностью взаимодействия с микротерморезисторами и с усилителями, соединенными с мультиметрами, а также с резисторами, конденсаторами и диодами. Технический результат: повышение точности измерения температуры сахаросодержащих корнеплодов. 1 ил.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры газов автотранспортных средств. Заявлен температурный датчик, содержащий термочувствительный элемент (3), периферический кожух (7) с закрытым концом (9), в котором находится термочувствительный элемент (3). Периферический кожух (7) выполнен с возможностью захождения в соответствующую полость (11). Закрытый конец (9) периферического кожуха (7) содержит периферический участок (21), от которого в закрытом конце отходит гибкий сборочный упор (23), расположенный за указанным периферическим участком (21). Указанный упор (23) выполнен с возможностью деформации в направлении периферического участка (21) за счет взаимодействия формы с дном (15) соответствующей полости (11). Изобретение относится также к способу изготовления и способу сборки описанного выше температурного датчика. Технический результат: повышение точности измерения температуры. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным измерителям уровня, и может быть использовано для контроля уровня и массового расхода компонентов топлива при заправке, расходовании и хранении в химической, космической и других областях промышленности. Датчик контроля дискретных уровней жидкости содержит печатную плату с отверстием, на одной стороне которой над отверстием установлен чувствительный элемент, выполненный в виде теплоизоляционной подложки с размещенным на ней пленочным резистором (терморезистором) в «точечном» исполнении для контроля уровня жидкости, и содержит пленочный резистор (терморезистор) в «точечном» исполнении для измерения температуры поверхностного слоя жидкости. Датчик также содержит дополнительный пленочный резистор (терморезистор) в «точечном» исполнении для измерения температуры поверхностного слоя жидкости, при этом чувствительный элемент для измерения температуры жидкости выполнен в виде дополнительной теплоизоляционной подложки шириной не более 2 мм, на которой размещены оба терморезистора для измерения температуры жидкости, и установлен на противоположной стороне печатной платы под отверстием симметрично чувствительному элементу для контроля уровня на расстоянии от 0,5 мм до 1,0 мм от подложки с терморезистором, используемым для контроля уровня. Техническим результатом является повышение точности измерения температуры жидкой среды, в которой контролируется изменение уровня как при погружении датчика (заправке), так и при извлечении датчика из жидкости (расходовании, сливе), и расширение функциональных возможностей устройства, позволяющих производить точное определение массового расхода жидкой среды. 6 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для анализа жидких и газообразных сред. Заявлен способ изготовления термопреобразователя сопротивления, согласно которому после герметизации стеклянного чехла с установленным внутри термочувствительным элементом кассету повторно приближают к нагревателю и после заданной выдержки по времени, обеспечивающей размягчение стекла, удаляют кассету в исходное положение, а в вакуумную камеру подают воздух. Под воздействием воздуха размягченное стекло чехла прижимается к контактирующим с ним изнутри виткам термочувствительного элемента и жестко фиксирует их в процессе остывания. Для расширения функциональных возможностей в стеклянном чехле дополнительно с термочувствительным элементом устанавливают элемент косвенного нагрева. Технический результат: повышение надежности и виброустойчивости конструкции термопреобразователя в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относиться к термометрии и может быть использовано при измерении быстроменяющихся температур с централизованной обработкой информации на микропроцессорной технике. В предлагаемом способе измерения температуры путем подачи импульса положительной полярности на вход электрической цепи, содержащей терморезистор, и регистрации интервала времени, когда на вход электрической цепи подают прямоугольный импульс напряжения, прерывают действие импульса при изменении выходного сигнала электрической цепи в течение фиксированного интервала времени от фиксированного уровня выходного сигнала. Возобновляют подачу входного импульса в течение фиксированного интервала времени при достижении значения выходного сигнала фиксированного уровня и регистрируют интервал времени между моментами снятия и подачи входного импульса положительной полярности, а также регистрируют интервал времени между моментами подачи входных импульсов положительной полярности. При этом на вход электрической цепи подают импульс отрицательной полярности после прерывания действия импульса положительной полярности. Технический результат - повышение быстродействия получения информационных отсчетов для определения измеряемой температуры. 2 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении, в технологии изготовления пленочных термометров сопротивления с температурным коэффициентом сопротивления платины. Заявлен термометр сопротивления, содержащий изолирующую подложку, адгезионный слой из тугоплавкого металла, тонкопленочный чувствительный элемент из меди толщиной 1,5-2,5 мкм, защитные слои и контактные площадки. Тонкопленочный чувствительный элемент и контактные площадки расположены на адгезионном слое. Защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0.09-0.1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводяший слой. Зона перекрытия токопроводяшего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм. Тонкопленочный чувствительный элемент выполнен из меди с добавкой никеля, концентрацией от 0,01 до 0,2 процента от массы. Технический результат - повышение точности определения температуры. 3 ил.
Область применения: системы измерительной техники. Сущность изобретения: предлагаются варианты изготовления серии чувствительных элементов из участков моноспирали или прямого термочувствительного провода с заданными параметрами сопротивления, осуществляют подгонку параметра пробной группы из партии готовых чувствительных элементов к номинальному значению, а затем в выбранном режиме осуществляют подгонку всей партии. Причем подгонку номинала пробной группы чувствительных элементов осуществляют методом электрического сканирования либо сканированием сфокусированным лазерным лучом выводов биспирали. При этом, при «минусовом» допуске, подгонку также осуществляют дополнительным травлением керна с чувствительным элементом либо, если чувствительный элемент в вакуумированном корпусе не касается стенок последнего, подгонку осуществляют посредством частичного выпаривания чувствительного элемента пропущенным по нему током повышенного напряжения. Положительный эффект: высокая технологичность подгонки сопротивления чувствительных элементов к номинальному значению при массовом производстве термопреобразователей сопротивления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры объекта. Заявлен резистивный датчик (10) температуры с первым элементом (6) датчика температуры и вторым элементом (7) датчика температуры. Первый элемент (6) датчика температуры состоит из первого измерительного участка, а второй элемент (7) датчика температуры состоит из второго измерительного участка. Причем первый и второй измерительные участки находятся на подложке (1), которая претерпевает анизотропное тепловое расширение, по меньшей мере, с двумя отличающимися друг от друга направлениями (а, с) расширения. Проекция первого измерительного участка на направления (а) расширения отличается от проекции второго измерительного участка на направления (с) расширения. Технический результат - повышение точности измерения температуры объекта. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерений температуры тела. Датчик температуры изготавливается из нескольких слоев, где первый слой имеет центральный нагревательный элемент, встроенный в него. Второй слой, скрепленный с первым, имеет, по меньшей мере, один первый терморезистор, встроенный в него, для измерения первого значения температуры. Третий слой имеет, по меньшей мере, один второй терморезистор, встроенный в него, отделенный от первого терморезистора, для измерения, по меньшей мере, одного второго значения температуры. Данный третий слой приспособлен находиться в контакте с кожей тела для проведения тепла, исходящего от тела, сквозь указанные слои. Разница между первым и вторым значениями температуры обозначает тепловой поток от тела. Тепло, испускаемое центральным нагревательным элементом, настраивается противоположно тепловому потоку до достижения нулевого теплового потока, где температура в, по меньшей мере, одном втором терморезисторе при нулевом тепловом потоке указывает значение температуры тела. Данные слои являются слоями ткани. Технический результат - повышение точности измерения температуры тела. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системе терморегулирования и телеметрии космических аппаратов (КА). Многоканальное устройство для измерения температуры содержит термометры сопротивления (ТС), задающие резисторы (ЗР), общая точка которых соединена с общей шиной, генератор стабильного тока (ГСТ), один из выводов которого подключен к общей шине, три усилителя, соединенные последовательно, схему управления (СУ), восемь многопозиционных однополюсных электронных переключателей (МОЭП). Другой вывод ГСТ подключен к полюсному выводу первого МОЭП. Позиционные выводы первого и второго МОЭП объединены попарно и подключены к ТС. Позиционные выводы третьего и четвертого МОЭП объединены попарно и через вновь введенные цепочки из двух последовательно соединенных калибровочных резисторов подключены к общей шине. Полюсные выводы второго, четвертого и пятого МОЭП объединены вместе и подключены к неинвертирующему входу первого усилителя. Также введен дополнительный ГСТ, который включен между общей шиной и полюсным выводом шестого МОЭП. Позиционные выводы шестого и седьмого МОЭП объединены попарно и подключены к ЗР. Полюсной вывод седьмого МОЭП подключен к инвертирующему входу первого усилителя. Второй усилитель выполнен с переключаемым восьмым МОЭП коэффициентом усиления. Выходы СУ соединены входами разрешения и адреса всех МОЭП. Технический результат - повышение точности данных измерений. 1 ил.
Наверх