Устройство для измерения температуры вращающихся объектов
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советски к
Сециапистическик
Респубпии
<и> 901850 (61 } Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26.06.80 (21) 2946397/18-10 (5l) M. Кл.
GO1 K 13/08 с присоединением заявки М
1ааударстааеИ каиатвт
СССР ва давая амбратенка а атсрытва (23)11риоритет
ОпУбликовано 30.01.82. Ьюллетень Рб
Дата опубликования описания 02.02.82 (33) УДК 536.532 (088. 8) (72) Авторы изобретения
В. Д. Гринец, E. А. Демин, Л. М. Чиж, E.
Институт технической теплофизики AH Укр и Львовский ордена Ленина политехннчески
Эокой ССР инсжтуч (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ
Изобретение относится к температурным измерениям.
Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, ссьдержащее датчики, укрепленные на объекте и подключенные к обмоткам, размеS щенным на объекте, проходящим при вращении через зазор П-образного магнитопровода, измерительный датчик в виде . элемента Холла, дополнительную непод1Е вижиую обмотку, расположенную в зазоре магнитопровода, устройства запоминания и сравнения, диффереициатор, ограничители импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, коммутатор с управляющим
35 счетчиком и счетчиком измерительных ймпульсов $ 1).
Недостатками устройства являются низкая чувствительность, недостаточно высокая точность измерения температуры, влияние на результаты измерений значений параметров подвижных обмоток.
Известно устройство для измерения температуры вращаюшнхся объектов, содержащее установпепные на объекте термопары и подключенные к подвижным катушкам тоносъемного устройства, непод- вижные катушки которого подключены к усилителю и измерителю размаха амплитуд импульсов, выход которого через ключи соединен с ячейками аналоговой памяти, блок управления, датчики температуры опорного канала и свободных концов термопар, счетчик импульсов, блок памяти, схемы И и ИЛИ, преобразователь напряженяя частоты, преобразователи отношений напряжений в длительность импульсов (2j.
Недостатками устройства являются низкая точность измерения иэ-за исполь-". зования прямого метода измерения, при котором на точность измерения влияют погрешности scex звеньев устройства; влияние на точнбсть измерения разброса и изменение во времени сопротивлений термопар и подвижных катушек, поскольку измеряемая ЭДС термопар в токосъемном устройстве преобразуется в пролор 3 9018 еионапьный ток; сложность устройства, B связи с необходимостью введения индивидуальной коррекции отклонений параметров каждого канала токосъемного устройства от номинальных значений.
Нанболес близким к предлагаемому являе."ся устройство для измерения тем« пературы вращающихся объектов, содержащее размещенные на вращающейся детали подвижные катушки индуктивности и подключенные к ним термопары, неподвижные катушки индуктивности, индикаторный прибор и компенсационные катушки, подключенные к регулирующему источнику постоянного тока $3j.
Недостатками устройства являются невысокая точность измерения из-за влияния измененич скорости вращения объекта на результат измерения, а также сложность, трудоемкость и большие за- zo траты времени по обеспечению многоканального измерения температуры.
Цель изобретения — повышение точности измерения и быстродействия устройства. 25
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее размещенные на вращающемся объекте термопары, подключенные к подвижным катушкам, неподвижные выходные катушки, подключенные ко входу усилителя, компенсационные катушки, подключенные к регулируемому источнику постоянного тока, введены блок управления, счетчик числа каналов, блок выделения строб-импульса, счетчик числа оборотов объекта, преобразователи периода вращения объекта в код и кода в ток, блок . умножения кодов, пороговый блок, блоки оперативной памяти и вывода цифровой информации, при этом выход блока выделения строб-импульса через последовательно соединенные преобразователь периода в код, блок умножения и преобразователь кода в ток соединен с компенсационными катушками, через последовательно соединенные блок управления, счетчик числа каналов соединен с адресным, а через счетчик числа оборотов объекта с информационным входом блока оперативной памчти, выход которого подключен ко входу блока вывода информации, выход усилителя через пороговый блок подключен ко входу разрешения записи блока
° у оперативной памяти, причем выход счетчика числа оборотов объекта дополиитель но соединен с другим входом блока умножения
На чертеже показана схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит термопары 1, расположенные на вращающемся объекте и подключенные к подвижным катушкам 2 бесконтактного индукционного токосъемного устройства, выход которого — неподвижная катушка 3 — подключен к последовательно соединенным усилителю 4 и пороговому блоку 5, блок 6 выделения строб-импульса, выход которого подключен к последовательно включенным блоку
7 управления и счетчику 8 числа каналов, ко входам счетчика 9 числа оборотов объекта и преобразователя 10 периода вращения в код, выход которого через последовательно включенные блок 11 умножения и преобразователь 12 код в ток подключен к компенсационным катушкам 13.
Выходы счетчика 8 числа каналов, счетчика 9 числа оборотов и порогового блока 5 подключены соответственно к
° адресному:.информационному входу и входу разрешеник записи блока 14 оперативной памяти, к выходу которого подключен блок 15 вывода информации.
Устройство работает следующим образом.
При вращении объекта на неподвижной катушке 3 индуктивности находится последовательность разнополярных импульсов, число которых за один оборот равно числу каналов измерения, а размах каждой пары раэнополярных импульсов пропорцио« пален разности ЭДС тврмопары соответствующего канала и ЭДС, наводимой в одной иэ подвижных катушек 2 полем компенсационных катушек 13. Фаза этих раэнополярных импульсов определяется знаком разности ЭДС термопары каждого канала и ЭДС, наводимой полем компенсационных катушек 13.
Величина измеренной ЭДС -ой термопары 1 определяется зависимостью где к„- коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами токосъемного устройства; - скорость вращения объекта;
$ ° — величина тока в катушке 13, соответствующая моменту компенсации, т.е. отсутствию сигнала разбаланса на выходе неподвижной катушки 3;
Т вЂ” период вращения объекта.
5 901
Таким образом, из (1) следует, что величина компенсирующего тока зависит от скорости объекта.
При вращении объекта блок 6 вьщает один раз эа каждый период вращения син- 5 хрониэируюший строб-импульс, который поступает на блок 7 управления, на âõîды счетчика 9 и преобразователя 10 период вращения объекта в код.
Блок 7 управления, выполняющий роль умножителя частоты вращения объекта, осуществляет деление каждого периода вращения объекта на равные промежутки времени, число которых задается равным числу рабочих измерительных каналов 15 бесконтактного токосъемного устройства.
Выходной код счетчика 8, на вход которого подаются выходные импульсы блока
7, в каждый момент времени соответствует номеру канала подвижной катушки 20 токосъемного устройства 2, магнитное поле которой пересекает витки неподвижной катушки 3. Счетчик 9 осуществляет периодический монотонный подсчет числа оборотов вращающегося объекта от нуля 25 до некоторого максимального числа l44
{ 0 - N< N д ) с последующей установкой его в нулевое состояние. Величина М „с,, определяется необходимой точностью измерения ЭДС измерительных термопар 1.
Преобразователь 10, выполненный, например, по принципу подсчета числа импульсов эталонной частоты, разместившихся в промежутке времени между двумя35 соседними строб-импульсами, выдает на выходе код И g, пропорциональный лериоду вращения, т.е.
850 б
Величина постоянного коэффициента к1, к, к может быть выбрана из сображений получении кода И+,, численно равного действительному значению измеренной ЭДС.
При вращении объекта с появлением строб-импульса на выходе счетчика 9 устанавливается определенный код, а следовательно, и ток в компенсационной катушке 13, и последовательно в подвижных катушках 2 наводится ЭДС компенсации.
Сигнал разности ЭДС термопары и компенсации усиливается усилителем и сравнива- ется пороговым блоком 5 с некоторым заданным уровнем. В случае, если сигнал. некомпенсацни меньше заданного уровня, блок выдает сигнал "Разрешения записи" на блок 14 оперативной памяти, в который записывается по номеру канала, в котором произошла компенсация
ЭДС (Адрес с выхода счетчика 8) величина кода компенсации, численно рав ного измеряемой ЭДС (" Информация с выхода счетчика 9).
Выходной код счетчика 9 при каждом обороте объекта изменяется на единицу, а ток компенсации - на единицу дискреч ности. За Н4 „св оборотов ЭДС компенсацка изменяется от 0 до „и „и в блоке 14 будут записаны по соответствующим адресам коды ЭДС компенсации всех измерительных каналов токосъемного устройства.
Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую чувствительность и точность измерения ЭДС термопар, присущие компенсационному методу измерения; исключение влияния изменения сопротивлений термопар, сопротивления подвижных катушек и конструктивных параметров каналов токосъемного устройства на точность измерения температур; получение информации в цифровом виде; исключение влияния измерения скорости вращения объекта на точность измерения; высокое быстродействие и автоматизацию многоканального измерения температур вращающегося объекта.
Т вЂ” период вращения. Выходные коды преобразователя 10 и счетчика 9 перемножаются блоком 11. 45 умножения, выходной код которого пре» образуется преобразователем 12 в пропорциональный ток 4 =К+g„N,=K X>N„T, к 50 где к — коэффициент преобразования преобразователя 12. Подставив (3) в (1) получим Е;=К„-1„;. =К;К,-К И„„. (4) . Х откуда следует, что в момент компенсации код Я 4 будет однозначно определять ве» личину измеренной ЭДС вЂ” 14 и не зависит от скорости вращения объекта. Использование устройства для точного измерения температур труднодоступных объектов, вращающихся с высокими скоростями, позволит получить значительный экономический эффект. Формула изобретения Устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее раз7 9018 мещенные на вращающемся объекте термо- пары, подключенные к подвижным катушкам, неподвижные выходные катушки, подключенные ко входу усилителя, компенсационные катушки. подключенные к регули- 5 руемому источнику постоянного тока, о тл н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены блок управления, счетчик числа каналов, блок выделения строб-импульса, счетчик числа оборотов объекта, преобразователи периода враще ния объекта в код и кода в ток, блок ° умножении кодов, пороговый блок, блоки оперативной памяти и вывода цифровой информации, при этом вьиищ блока выделения строб-импульса через последовательно соединенные преобразователь период в код, блок умн6жения и преобразователь код в код соединен с компенсанион- 20 ными катушками, через последовательно 50 8 соединенные блок управления, счетчик числа каналов соединен с адресным, а через счетчик числа оборотов объекта с информационным входом блока оперативной памяти, выход которого подключен «о входу блока вывода информации, выход усилителя через пороговый блок подключен ко входу разрешения записи блока оперативной памяти, причем выход счетчика числа оборотов объекта дополнительно соединен с другим входом блока умножения. Источники информации, принятые во внимание при акспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 657277, кл. 6 01 К 13/08, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Ж 530202, кл. („01 К 13/08, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР М 728003, кл. G 01 К 13/08, 1977 (прототип). Составитель H. Горшкова Редактор E. Дичинская Техред М. Рейвес Корректор С. Шекмар Заказ 12358/50 Тираж 882 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
