Устройство для измерения температуры

Авторы патента:

Набатов Константин Александрович (RU)

G01K7/13 - схемы для компенсации влияния температуры холодных спаев

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

Владельцы патента RU 2545322:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения температурных измерений. Устройство для измерения температуры содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения U_стаб (точки b, c). К измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и движок (ползунок) потенциометра R5, связанного через входную цепь усилителя 6 с положительным электродом термопары. Выход усилителя 6 через последовательно соединенные генератор управляемой частоты 7 и преобразователь частоты в напряжение 8 подключен к выводам потенциометра R5, первый вывод которого соединен с входом усилителя 6, а выход генератора 7 подключен также к выходу F_вых устройства. Технический результат: повышение быстродействия и надежности устройства. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике.

Известны устройства для измерения температуры с термопарами, присоединенные к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем (М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы. - М.: Машиностроение, 1974, 464 с).

Недостатком этих устройств является низкое быстродействие, малая надежность работы и ограниченные функциональные возможности.

Известно также устройство для измерения температуры, принятое за прототип, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару и измерительный прибор, снабженное также делителем напряжения, состоящим из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем движок потенциометра через усилитель, связанный с электродвигателем, соединен с положительным электродом термопары, а отрицательный электрод и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста (А.с. №433358, G01K 7/02. Бюл. №23 от 25.06.74), а вал электродвигателя через редуктор кинематически соединен с движком потенциометра.

Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие, малая надежность работы из-за использования электродвигателя, трущихся элементов ползунка реохорда и механического редуктора.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в исключении из устройства следящего электродвигателя, трущегося ползунка реохорда и редуктора с целью повышения быстродействия и надежности работы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, усилитель, потенциометр, причем отрицательный электрод термопары подключен к измерительной диагонали моста, дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, выход которого подключен к выводам потенциометра, первый вывод которого также соединен через входную цепь усилителя с положительным электродом термопары, а движок потенциометра через измерительную диагональ моста связан с отрицательным электродом термопары, выход генератора управляемой частоты при этом подключен к выходу устройства.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения U_стаб (точки b, c), к измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и движок (ползунок) потенциометра R5, связанного через входную цепь усилителя 6 с положительным электродом термопары. Выход усилителя 6 через последовательно соединенные генератор управляемой частоты (ГУЧ) 7 и преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 8 подключен к выводам потенциометра R5, первый вывод которого соединен с входом усилителя 6, а выход ГУЧ 7 подключен также к выходу F_вых устройства.

Назначение вновь введенных элементов: генератора управляемой частоты 7 и преобразователя частоты в напряжение 8 понятно из их названий.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

Напряжение U₁ с измерительной диагонали моста (ad), предназначенного для компенсации изменения температуры холодного спая термопары с термо-э.д.с. U₂, через движок потенциометра R5 подается на вход усилителя 6, где за счет действия отрицательной обратной связи ПЧН 8 выполняется соотношение

U₁+U₂=U₃,

где U₃ - напряжение между движком потенциометра R5 и его первым выводом, соединенным с входом усилителя 6. ГУЧ 7 изменяет свою частоту так, чтобы на входе усилителя 6 суммарное напряжение от трех источников всегда было равно нулю (с погрешностью, определяемой статической ошибкой следящей системы автоматического регулирования).

Таким образом, частота следования импульсов F_вых на выходе ГУЧ 7 всегда прямо пропорциональна термоэ.д.с. термопары и, соответственно, измеряемой температуре.

Перемещением ползунка потенциометра R5 можно регулировать чувствительность устройства для измерения температуры в широких пределах.

При использовании в выходном каскаде ГУЧ 7 импульсного трансформатора будет осуществлена гальваническая развязка по постоянному току между прибором, измеряющим частоту F_вых (условно не показан) и измерительной схемой устройства.

Применение следящей системы автоматического управления частотно-импульсного типа позволило исключить следящий электродвигатель, редуктор и перемещение ползунка потенциометра в процессе измерения по сравнению с прототипом, что существенно повысило быстродействие и надежность работы устройства для измерения температуры.

Устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая термопары, источник стабилизированного питания, термопару, усилитель, потенциометр, причем отрицательный электрод термопары подключен к измерительной диагонали моста, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, выход которого подключен к выводам потенциометра, первый вывод которого также соединен через входную цепь усилителя с положительным электродом термопары, а движок потенциометра через измерительную диагональ моста связан с отрицательным электродом термопары, выход генератора управляемой частоты при этом подключен к выходу устройства.

Устройство для измерения температуры // 1589079

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. .

Устройство для измерения температуры // 1422024

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений путем улучшения воспроиз- . .

Устройство для многоточечного измерения температуры // 1377612

Устройство для измерения температуры // 1377611

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры, работающим в комплекте с термоэлектрическими преобразователями с компенсацией изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователи (ТП).

Устройство для компенсации изменения температуры холодных концов термопар // 1364908

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повысить точность компенсации при упрощении устр-ва. .

Устройство для измерения температуры // 1337676

Изобретение относится к приборостроению . .

Устройство для компенсации влияния температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя // 1236332

Изобретение относится к измерению температуры. .

Цифровой термометр // 1229598

Изобретение относится к температурным измерениям и может использоваться при построении цифровых термометров с автоматической компенсацией термо-ЭДС свободных концов термоэлектрического преобразователя (ТЭП) 1.

Устройство для измерения температуры // 1130748

Электрический штекерный соединитель для термоэлемента и способ его изготовления // 2543690

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе измерения температуры объекта. Заявлен электрический штекерный соединитель для контактирования с ответным штекерным соединителем и для электрического подключения по меньшей мере одного первого и одного второго проводника термоэлемента, включающий по меньшей мере одно проводящее электрический ток первое и второе контактное средство.

Способ изготовления термопары // 2539999

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для изготовления термопар. Согласно заявленному способу перед изготовлением термопары готовят два проводника из разных сплавов диаметром 0,3 мм.

Устойчивый к усталости канал для ввода термопар и соответствующие способы // 2539916

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проведении термометрических измерений. Заявлены термоэлектрическая система, способ гашения колебаний термоэлектрической системы и компрессор, содержащий указанную термоэлектрическую систему.

Устройство для измерения разности температур // 2534427

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Устройство для измерения разности температур содержит два встречно включенных термоприемника 1 и 2, находящихся при температурах t1 и t2 в контролируемой среде, усилитель 3, делитель напряжения 4 из последовательно соединенных резисторов 5-9.

Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры // 2534384

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для определения скорости изменения температуры среды. Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры содержит дифференциальную термопару 1 из термопар 2 и 3 с различными постоянными времени, усилитель 4, электронный ключ 5 с запоминающей емкостью 6 на выходе.

Устройство для измерения температуры газовых потоков // 2522838

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы корпуса.

Передатчик параметров процесса с определением полярности термопары // 2521746

Группа изобретений относится к передатчикам параметров процесса, используемым в системах управления технологическими процессами и мониторинга. Передатчик (10) параметров процесса для измерения температуры производственного процесса включает в себя первый электрический соединитель (1), сконфигурированный с возможностью соединения с первым проводом термопары, при этом первый электрический соединитель (1) включает в себя первый электрод (1A) и второй электрод (1B).

Устройство для измерения температуры // 2516036

Изобретение относится к технике измерения физической температуры объекта с помощью термопары и может быть использовано в области температурных измерений с использованием термопар, в частности, в литейном производстве для определения скоростей охлаждения различных зон слитка при кристаллизации или закалке.

Устройство для измерения температуры // 2507488

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для проведения длительного и непрерывного измерения температуры газовой или жидкой среды, в том числе агрессивной, а также при отсутствии возможности периодической поверки или замены измерительной части устройства.

Цифровой измеритель температуры // 2504743

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в процессе теплоизмерений. Заявлен цифровой измеритель температуры, содержащий источник 1 опорного напряжения, соединенный своим выходом с переключателем 2, выходы которого соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление (ЦУС) 4 с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока.

Способ измерения температуры // 2554324

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для осуществления мониторинга измерения температуры в труднодоступных местах и в средах. Согласно заявленному способу используют термопару 1 с твердой оболочкой 2 на рабочем спае 3, выполненную из плавкого вещества, с температурой плавления, соответствующей условию: tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср, где tпл.п.в - температура плавления плавкого вещества оболочки, °C; tпл.ис.cp - температура плавления исследуемой среды, °C. При этом в формовочную смесь литейной формы вводят термопару 1 с оболочкой 2 в зону замера температуры чугуна отливки до контакта поверхности оболочки 2 с поверхностью исследуемой среды, а съем информации ведут в процессе монотонного изменения физического состояния исследуемой среды. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 1 ил.