Устройство для измерения температуры

 

Союз Советских

Социалистических. Республик

«i)726439

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 181078 (21) 2674347/18-10 (51)М. Ил.

G 01 К 7/32 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050480. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 050480 (53) 3 ДК 5 3 б . 5 3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A- Жилкина и Ю.К. Тараненко (71) Заявитель

Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф. Э. Дзержинского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения температуры путем пре образования ее в частоту колебаний.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее центральную и боковые перемычки, крепящиеся к ос. нованию и выполненные в форме сдвоенного камертона с различными температурными коэффициентами линейного расширения (1) .

Недостаток устройств а — сложная конструкция термочувствительного элемента.

Известен--термометр, содержащий, термочувствительный элемент, выпол.ненный в виде консольно закрепленного многослойного стержня с нечетным числом продольный слоев из материалов и с разнйми температурными коэффициен2О тами линейного расширения. Причем слои расположены симметрично относи. телЬно центрального слоя, а сечение стержня симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и плос25 кости, перпендикулярной к ней (2) °

Недостаток устройства — сложность и нетехнологичность конструкции термочувствительного элемента, а также

ЗО существенная нелинейность функции преобразования температуры в частоту.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь температуры в частоту, содержащий кон сольно закрепленный биметаллический термочувствительный элемент, систему возбуждения и съема сигнала. Чувствительный элемент выполнен в виде биметаллического стакана с двумя диаметрально противоположными продольными вырезами (3) .

Йедостаток такого преобразователя — сложнбсть конструкции термочувствительного элемента и линейной характеристики выходного сигнала.

Цель изобретения — упрощение конструкции термочувствительного элемента и линеаризация характеристики выходного сигнала.

Цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде упругой трубки эллипсообразного сечения, вдоль одной из осей которого по всей длине трубки уста новлена плоская вставка из материала, с большим, чем у трубки, температурным коэффициентом линейного расширения, при этом термочувствительный

726439

5 г

hèN П (111 Щ где Л„

К

Лг к Е г

1 тс 1 т

Разностная частота колебаний f -f

2 линейно зависит от температуры.

Предлагаемое устройство отлича45 ется оТ известного простотой конструкции, чувствительностью и линейной характеристикой преобразования.Изобретение может быть использовано для измерения температуры-в труднодос50 тупных местах, например колодцах, в нефтехимической промышленности. формула изобретения

60 элемент крепится к основанию выступающим за трубку Концом вставки.

Устройство дополнительно сйабжено системой возбужденйя и съема" сигнала, при этом возбудитель и приемйик колебаний каждой иэ систем расположены вб взаимно пенпендикулярных плоскостях, проходящих через большую и малую оси эллипсообразного сечения трубки.

Такое выполнение термочувствительного элемента позволяет производить преобразование Температуры в частоту колебаний путем изменения моментов инерции упругой трубки в двух плоскос- тях ее колебаний, причем в одной из плоскостей момент сечения возрастает за счет температурного удлинения

Под дейстВием вставки, например большой оси сечения, а в другой уменьшается за счет сокращения при этом малой оси сечения. В результате сох"" "раняегся высокая чувствительность, упрощаетСя конструкция термочувствительного. элемента. 3а счет вычитания частот колебаний трубки в двух плоскостях ее колебаний значительно лине- 25 аризуется функция преобразования температуры в частоту и возрастает чувствительность.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — вставка; на 30 фиг. 3 — вставка с тонкостенной, трубкой, Разрез A-A на фиг;1, вид сверху .

Устройство содержит вставку 1, выполненную за одно целое с упРугим 35 круглым элементом 2, на конце которого может быть установлен теплообменник 3. Вставка выполнена из материала с большим коэффициентом температурного расширения, например 40 никеля. На вставку 1 надевается упру гая тонкостенная трубка 4, например из стали 35ХГСА (термочувствитель-. ный элемент показан в сборе), эллипсообразного сечения. Трубка крепится к основанию 5 выступающим концом вставки, Для возбуждения колеоаййй и съема сигнала в плоскости, проходящей через ось в, предусмотрены возбудитель 6 колебаний -и йрйемнйк

7 колебаний, которые могут быть емкостными или.электромагнитными, включенные по автогенераторной схеме . -в цепь усилителя 8. Для возбуждения колебаний в плоскости, проходящей через ось а, предусмотрены возбуди- 55 тель.9 колебания и приемник 10 колебаний, которые могут быть -выполнены магнитоэлектрическими или емкостными, включенные в цепь усилителя 11 по автогенераторной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Трубка 4, уст анов Ленная на угФу гам элементе 2, приводится в "режим автоколебаний с помощью приемника 7, возбудителя 6 (колебания) усилителя

8 и возбудителя 9 с частотой f в плоскости, проходящей через ось в, причем частота колебаний определяется соотношением — постоянная; — жесткость элемента; — момент инерции поперечного сечения относительно оси ОУ;

Е модуль упругости материала встав си;

m m — масса единицы длины трубки и вставки соответственно; длина вставки, и увели ч вается при возрастании b = Ь (1+dt) с увеличением температуры момента инерции, где b начальная длина большой оси; коэффициент температурного расширения вставки; температура .

Частота f автоколебаний трубки, проходящая в плоскости через а, возбуждаемая с помощью приемника 1 О, усилителя 11 и возбудителя 9 колебаний, с увеличением температуры уменьшается, так как происходит растяжение .упругой трубки вдоль оси ОХ с уменьшением длины а и момента инерции 3 при этом

1. Устройство для измерения температуры, содержащее консольно закрепленный биметаллический термочувствительный элемент, систему возбуждения и съема сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, c целью упрощения конструкции термочувствительного элемента и линеаризации характеристики выходногб сигнаяа, термочувствительный элемент выполнен в виде упру7 26439

8-В

qua.2 й/Г 5

Составитель Г. Мухина

Техред О.Андрейко Корректор Т. Скворцова

Редактор A. Павлюк

Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 867/ 21

Филиал ППП Патент,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гой трубки эллипсообразного сечения, вдоль одной из осей которого по всей длине трубки установлена плоская вставка из материала с большим, чем у трубки, температурным коэффициентом линейного расширения, при этом термочувствительный элемент крепится к основанию выступающим за трубку концом вставки.

2. Устройство по п.1, о т л ич аю ще е с я тем, что оно дополнительно снабжено системой возбуждения и съема сигнала, при этом всзбудитель и приемник колебаний каждой из систем расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, прохо.—. дящих через большую и малую оси эллипсообразного сечения трубки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2548293/18-10, кл. G OI К 7/32, 02.11.77.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 346599, кл, G 01 К 5/56, 23.12.70.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 25 960 96/18-10, kn. G 0l К 7/32, 31.03.78 (прототип) °