Ультразвуковой преобразователь температуры

 

t . 1

Я,Т. Луцик, П.С. Кислый, Б.И. Стаднык и П.P. Столяр уж

1, f

If (72) Авторы изобретения (73) Заявнтель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано во всех отраслях народного хоI зяйства для измерения температуры.

Известно устройство для измерений температуры, содержащее ультра5 звуковой преобразователь и звукопровод, причем температура определяется по скорости распространения ультразвуковой волны вдоль звукопровода 1)

Недостаток известного устройства низкая точность измерения, обуслов-. ленная разрушением элементов. звукопровода при измерении температуры агрессивной среды.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее магнитострикционный преобразователь, соединенный через линию связи с согласующим отрезком и резонатором (2 ).

Недостаток известного устройства— низкая точность измерения температуры и ограниченные функциональные возможности, обусловленные узкополосностью прибора, наличием одной катушки для передачи и приема сигнала и отсутствием защитного чехла для работы в агрессивных средах.

Цель изобретения — повышение точности измерений температуры и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что согласующий отрезок размещен в защитном чехле и выполнен переменного сечения по длине с сужением к центру и максимальным в плоскостях торцов, а магнитострикционный преобразователь выполнен с двумя раздель ными экранированными катушками, причем отражающий торец сердечника маг- нитострикционного преобразователя на расстоянии, равном не менее двух длин волн, в материале сердечника обжат вибропоглощающим материалом.

На рис. 1 изображен ультразвуковой преобразователь температуры, на

877361

25 формула изобретения рис. 2 — осциллограммы отраженных сигналов.

Ультразвуковой преобразователь температуры. содержит вибропоглощающий материал 1, катушки магнитострик ционного преобразователя 2, сердечник

3 из магнитострикционного материала линию 4 связи, согласующий отрезок 5, резонатор 6, защитную арматуру 7. ...Электрический сигнал.в виде цуга колебаний, например, ограниченная синусоида (рис. 20), преобразуется в магнитострикционном преобразователе 2 в ультразвуковой сигнал такой же формы. Сигнал, распространяющийся в сторону торца сердечника 3, подавляется вибропоглощающим материалом 1.

Полезный (информационный) сигнал транслируется линией 4 связи к согласующему отрезку 5 и резонатору 6. Поскольку в момент резонанса выполняется условие Z< f ZZiZ, где Zg — входной импеданс резонатора; Z < — входной импеданс согласующего отрезка, 2 импеданс линии связи, то происходит отражение сигнала от плоскостей, соответствующих соединениям линии связи и согласующего отрезка, согласующего отреза и резонатора, В первом случае сигнал отражается без изменения формы (рис. 2с1), во втором †.имеет экспоненциальную огибающую вследствие переходных процессов, связанных с процессами поглощения и излучения энергии четвертьволновым резонатором (рис.26)

Суммарный отраженный ультразвуковой сигнал преобразуется в магнитострикционном преобразователе в электрический сигнал и подается в соответствующие каналы электронной аппаратуры. Указанный сигнал содержит интерференци оиный минимум (рис. 24), так как перечисленные выше отраженные сигналы в момент настройки находятся в противофазе за счет разности хода (2N+1) < i соответствующей времени двойного прохождения сигнала по согласующему отрезку (И=О;1;.......,). По этому минимуму производится настройка передатчика на определенную частоту. Если термопреобразователь предварительно проградуирован по образцовому средству измерения, то по полученному значению частоты определяется тем-. пература объекта, в который помещен чувствительный элемент.

Механический контакт согласующего отрезка и защитной арматуры в определенных точках исключает. появление дополнительных отражений.

В предлагаемом ультразвуковом преобразователе магнитострикционный преобразователь выполнен с двумя катушками, что уменьшает проникновение сигнала передатчика в канал приема и,, jg тем самым, улучшает метрологические характеристики ультразвукового преобразователя в целом.

Обжатие сердечника магнитострикционного преобразователя демпфером со стороны отражающего торца значительно расширяет полосу пропускания магнитострикционного преобразователя.

Испытания ультразвукового преобразователя температуры с чувствительным элементом из рення и вольфрама подтвердили его высокие метрологические характеристики в диапазоне температур 270-2700 К.

Ультразвуковой преобразователь „ температуры, содержащий магнитостриК» ционный преобразователь, соединенный через линию связи с согласующим отрезком и резонатором, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений температуры и расширения функциональных возмож35 костей устройства, согласующий отрезок размещен в защитном чехле и выполнен переменного сечения по длине, с сужением к центру и максимальным в плоскостях торцов, а магнито-стрик40 ционный преобразователь выполнен с двумя раздельными экранированными катушками, причем отражающий торец сердечника магнитострикционного преобразователя на расстоянии, равном

4S не менее двух длин волн, в материале сердечника обжат вибропоглощающим материалом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 391424, кл. G 01 К 11/22, 1971.

2. Патент Великобритании В 1246542, кл. G 01 К ll/26,. 1969 (прототип).

877361

Составитель В. Баздырев

Редактор С. Крупенина Техред С. Беца Корректор М. Шароши

Заказ 9602/65 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035 Москва, Ж-35 Раушская наб.z д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4