Устройство для измерения температуры

 

Союз Советских

Социалистических

Республик к Авто скомь свидитюльствь (81) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05.02.80(21) 2878683/18-t0 с присоединением заявки,% (23) f1 ðèîðíòåò

Опубликовано 30.10.81, бюллетень М 40

Дата опубликования описания 02.13..8l (5l)N. Кл.

Q 04. К 7/32

9кударствеииы11 камитет

СССР ао делам изебретеиий н открытий (53) УДК ЬЗб.53 (088.8) (72) Автор . изобретения

B. А, Тараненко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕМПЕРЛТУРЫ

Изобретение относится к приборостроеНию, а конкретно, к устройствам для измерения температуры путем преобразования ее в частоту колебаний механической колебательной системы типа камертона.

Известно устройство для измерения температуры. содержащее в качестве термочувствительного элемента сдвоенные камертоны с различными коэффипиентами температурного расширения. Камертоны тв устройства содержат, электромагнитные системы возбуждения и съема колебайий, включенные в цепь усилителя положительной обратной связи 51).

Недостатки известного устройства15 наличие в выходном сигнале гармонических составляющих высших порядков н сниженная добротность, вследствии отсутствия синхронизации колебаний ветвей, что сниФ жает точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержашее трубчатый термочувствительный элемент со вставкой внутри него н две системы возбуждения и съема сигнала

Гг .

Недостатки известного устройствамалое изменение с температурой моментов asepumt трубки, вследствии того, что при изменении момента инерции происходит перераспределение массы только самой трубки, снижение точности измерения вследствие наличия в выходном сигнале датчика гармонических составляющих высших порядков, чему способствует также . связь между приемником и возбудтггелем колебаний, диссипация энергии колебаний в месте крепления вставки к основанию.

Цель изобретения — повышение точности измерений и чувствительности устройства за счет увеличения изменения момента инерции ветви.

Укаэанная цель достигается тем, что вставка выполнена в форме камертона, на, каждой ве ви которого установлена эллип- тическая трубка, заполненная термометрической жидкостью, причем каждая ветвь камертона снабжена возбудителем и при3 8 емником колебаний, при этом. выход одного усилителя соединен с возбудителем колебаний первой ветви камертона, а вход - с приемНиком колебаний второй ветви, Выход другого усилителя соединен с возбудителем колебаний второй ветви каьифпона а ВхОд с HpNBMHHKOM кОле баний первой ветви. На фиг. 1 схематически изображено устройство для измерения температуры;

:,на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг., l; на фиг. 3 - структурная схема, на которой ветви камертона изображены как отдель» ные резонаторы Р и Р

Устройство содержит вставку в форме. одинарного камертона с ветвями 1 и 2, которые снабжены эллиптическими rpy6.ками 3 и 4, при этом температурный коэффициент линейного расширения материала камертона больше, чем материала трубок, электромагнитные возбудители

5 и 6 колебаний, электромагнитные приемники 7 и 8 колебаний, усилители 9 и

10 с автоматической регулировкой усиления, частотомер l 1, термометрическую жидкость 12 и герметичные прокладки, 13 для удержания термометрической жидкости в полости между вставкой и трубкой.

Выход усилителя 9 соединен с возбуди телем 6 колебаний первой ветви камертона, а вход - c приемником 7 колебаний второй ветви камертона, выход усилителя 10 соединен с возбудителем 5 колебаний второй ветви камертона, а входс приемником 8:колебаний первой ветви камертона. Совокупности элементов устройства— усилителя 9, возбудителя 6, ветви 1 камертона с трубкой 3 и приемника 8, и соответственно элементов 10, 5, 4, 2 и 7 - представляют собой фазосдвигающие электромеханические фильтры.

Условия ВозникноВения автоколебаний

s такой системе имеют вид

IKo K1t7 4 (4)

= „д =2 . И) общ

° ае

1 суммарньф сдвиг фазы, сдвиг фазы в пепи элементов 10,5 ; 4,7 и 9; сдвиг фазы в цепи элементов

6,3и8; коэффициент передачи цепи элементов 9, 6, 1, 3 и 8; коэффициент передачи цепи обратной связи элементов

10,5,4 и 7.

77354 4 словия (1 ) и (2) ynoarieтвОряются так как каждая из цепей 10 5 4 7

9и9 6

Ф 1 ю и 9, 6, 3 и 8 обеспечивает фазовый сдВМГ 2 и имеет коэффициент передачи больше l. абота устройства осуществляется сле ду1ощим образом.

При поступлении начального импульсса m Усилителя 10 на возбудитель 5 послед10 ний притянет. ветвь 2 с трубкой, что в 1зовет Увеличение магнитного зазора межgly приемником " H этой ветвью, и умещ:. шенный сигнал, проинвертировавшись в усилителе 9, через возбудитель 6 притя 5 нет ветвь 1 с трубкой с уменьшенной силой. Сигнал, принятый приемником 8> вновь пройдет через усилитель 10 и возбудитель

5, поддерживая противоположные колебания ветвей с частотой, зависящей от мо20 мента инерции ветвей с нащ>дящейся в трубках термометрической жидкостью .

Uem элементов: 4, 5, 7, 9 и 10 можно рассматривать как обратную связь системы 3, 6 и 8-. Так как обратная связь

25 представляет собой. электромеханический фазосдвигающий фильтр, то в выходном . сигнале содержится только собственная частота колебаний ветвей 1 и 2 с трубмами. Кроме этого,.ветви 1 и 2 жестко

30 синхронизированы по фазе, что способствует увеличению добротности механичес- кой колебательной системы за счет уменьшения рассеивания энергии колебаний от раскачивания основания камертона из-аа различной амплитуды колебаний вртвей, При изменении температуры, за счет различных коэффициентов температурного расширения вставки 1 и трубок 2 и 3, и:-виь-.---няется их момент инерции относительно осей 0-0, 0 -0, Ои-0 за счет перерас- . пределения, массы термометрической жидкости 12 внутри трубок, при их температурном расширении или сжатии вдоль указанных осей. Изменение момента инерции

45 приведет к иеменению частоты собствжных колебаний ветвей 1 и 2, которое регистрируется частотомером 11, роградуь рованным в единицах измеряемой температуры.

Предлагаемое устройство для измере50 ния температуры отличается от известных тем, что позволяет снизить уровень гармонических составляющих в выходном сигнале датчика температуры камертонного типа, синхронизировать колебания

55 ветвей, благодаря чему повышается добротность .колебательной системы, а, следо- вательно, точность измерения температуры. роме этого, за- счет заполнения

5 877354 6 трубок термометрической жидкостью, уве- установлена эллиптическая трубка, эапол» личивается изменение момента инерции, пенная термометрической. жидкостью, приа, следовательно, возрастает чувстви- . .чем каждая ветвь камертона снабжена тельность, возбудителем и приемником колебаний, @pa атом выход одного усилителя соединен с возбудителем колебаний первой

Формула изобретения ветви камертона, а вход - с приемником колебаний второй ветви, выход другого

Устройство для измерения температу- усилителя соединен с возбудителем колеры, содержащее .трубчатый термочувстви- баний второй ветви камертона, а вход - с тельный элемент со вставкой внутри него приемником колебаний первой ветви. и две системы возбуждения и съема сиг- Источники информации, нала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, принятые во внимание при экспертизе что, с целью повышения точности измере- 1. Авторское свидетельство СССР ний. и чувствительности устройства за g Ъ 708178, кл. g 01 К 7/32, 1977. счет увеличения изменения момента инер- 2. Авторское свидетельство СССР пии ветви, вставка выполнена в форме Ny 726043, кл.(01 К 7/32, 1978 камертона, на каждой ветви которого (прототип).

S7 7354

Составитель Г. Мукииа

Редактор С. Крупенина Техред Е.Харитончнк Корректор Н. Степ

3акае 9603./64 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3, 13038, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/6

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4