Ультразвуковой измеритель температуры

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

523308

Савв Соеетскнк

Сеннаанстическнк

Ресоу5ннк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„F о

4Ъ т (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.02.72 (21) 1751515!10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28, Дата опубликования описания 02.08.76 (5! ) 1 Кл - 5 01К 11 24

Государственный комитет

Совета Министров СССР ео делам изобретений и открытий (53) УДК 536.5 (088 0) (72) Авторы изобретения

А. С. Абрамов, В. Г. Вигдорчик, Л. 11. Аксенов, A, A. Поскачей и Д. И. Егоров (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к -области измерительной техники, а именно к ультразвуковым измерителям температуры и может быть использовано при температурном контроле различных объектов в широком диапазоне температур, Известен ультразвуковой измеритель температуры, содержащий ч, вствительный элемент, жестко связанный со звукопроводом, магнитострикционный преобразователь с возбуждающей и приемной катушками, генератор и усилительно-преобразовательное устройство, состоящее из усилителя, подключенного к приемной катушке магнитострикционного преобразователя, триггера, схемы совпадения и блока измерения длительности импульса (1).

Однако такой измеритель температуры имеет значительную погрешность измерения темпер атуры.

Для повышения точности измерения температуры магнитострикционный преобразователь выполнен в виде герметично-вакуумной трубки из магнитострикционного материала, внутренние стенки которой покрыты материалом с капиллярной структурой, а в усилительнопреобразовательное устройство дополнительно введены счетчик и блок задержки, причем счетчик и триггер, соединенные последовательно, включены в рассечку между схемой совпадения и блоков измерения длительности импульса, а блок задержки своим входом подключен к выходу схемы совпадения, а выходом — к второму входу триггера.

Блок-схема устройства приведена на фиг. 1; на фиг. 2, а — — v., даны временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит датчик температуры 1, состоящий из чувствительного элемента 2, жестко соединенного со звукопроводом 3, магнитострикционного преобразователя 4 с возоуждающей 5 и приемной 6 катушками, на конце которого закреплен радиатор 7, генератор 8, подключенный к возбуждающей катушке 5, и усилительно-преобразовательное устройство 9, состоящее из усилителя 10, связанного с приемной катушкой 6 магнитострикционного преобразователя, схемы совпадения 11, счетчика

12, триггера 13, блоков задержки 14 и 15, одновибратора 16, блок измерения длительности

20 импульса 17, блок формирования дополнительной информации 18, включающий одновибратор 19, кольцевой детектор 20, буферный каскад 21, блоки формирования аналоговой 22 и цифровой 23 информации.

25 Работает устройство следующим образом.

С генератора 8 импульс тока подается на возбуждающую катушку 5 магпитострикционцого преобразователя 4. В преобразователе возникают акустические колебания, которые

30 распространяются в направленни чувствитель523308 ного элемента 2, частично отражаясь от стыка звукопровода 3 с чувствительным элементом

2 и от конца последнего. Отраженные сигналы возбуждают в приемной катушке 6 преобразователя импульсы напряжения (фиг. 2, а).

Эти импульсы подаются на усилитель 10, который усиливает отраженный сигнал, а затем— на схему совпадения 11. Импульс с генератора

8 поступает также на блок задержки 15, с выхода которого (фиг. 2, б) запускается одновибратор 16. Длительность импульса одновибратора выбрана таким образом (фиг. 2 в), чтобы использовать многократное отражение сигнала в чувствительном элементе (импульс

2-й,..., n-й).

Схема совпадения 11 пропускает импульсы

l-й,..., и-й (фиг. 2, г). Затем эти импульсы поступают на счетчик 12, который выдает сигнал после и-го импульса (фиг. 2, д). Импульсы со схемы совпадения 11 подаются также на блок задержки 14, который выдает импульс на выходе через строго фиксированное время после прихода первого импульса, а именно между и-м и n — 1 импульсом при начальной температуре измеряемого диапазона (фиг. 2, e).

Этот импульс запускает триггер 13, а и — импульс отпускает его (фиг. 2, ж). Таким образом, с повышением температуры приращение длительности импульса триггера 13 увеличивается в N раз, что приводит к значительному повышению точности. Блок измерения длительности импульса 17 может быть цифровым или аналоговым или обоих вариантов.

Если необходимо определять среднюю температуру объекта, звукопровод присоединяют непосредственно к объекту.

Охлаждение магнитострикционного преобразователя осуществляется следующим образом.

Во время нагрева части рабочего тела преобразователя жидкость .в районе перегрева испаряется. При испарении в области перегрева создается избыток давления, который перемещает пар в другой конец, где расположен радиатор 7. Пар, соприкасаясь с внутренней поверхностью, расположенной в зоне радиатора, конденсируется, и по внутренним стенкам по материалу с капиллярной структурой 24 перемещается в зону, где образуется перегрев.

За счет того, что температура парообразования и температура конденсации жидкости имеют одну и ту же величину, температура по всему рабочему телу постоянна.

Блок формирования дополнительной информации 18 формирует сигналы, пропорциональные первой производной измеряемой температуры в аналоговой и цифровой форме.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель температуры, содержащий чувствительный элемент, жестко связанный со звукопроводом, магнитострикционный преобразователь с возбуждающей и приемной катушками, генератор и усилительно-преобразовательное устройство, состоящее из усилителя, подключенного к приемной катушке магнитострикционного преобразователя, триггера, схемы совпадения и блока измерения длительности импульса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, магнитострикционный преобразователь выполнен в виде герметичновакуумной трубки из магнитострикционного

ЗО материала, внутренние стенки которой покрыты материалом с капиллярной структурой, а в усилительно-преобразовательное устройство дополнительно введены счетчик и блок задержки, причем счетчик и триггер, соединен35 ные,последовательно, включены в рассечку между схемой совпадения и блоком измерения длительности импульса, а блок задержки своим входом подключен к выходу схемы совпадения, а выходом — к второму входу триггера.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: (1) Fam S. S., Lymorth L. С., Carnevale

Е. Н. Uetrasonic termometry instrument and

control system. 1969, 42, № 10 107 — 110.

623308

Фиг. 1 а) о б) о) Оиг.Z

Составитель Л. Гирчеико

Техред T. Курилко

Редактор T. Рыбалова

Корректор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2 г) о н) е) ж) о з) и и)

Заказ 1633 14 Изд. № 1501 Тираж 814 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, уК-35, Раушская наб., д. 4:5