Устройство для измерения температуры вращающегося объекта

 

Союз Соаетскнх

Соцналнстнчесннв

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 180780 (21) 2960987/18-10 И1) М. КЛ. с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 01 К 13/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДК 5з6. 5з (088.8) Опубликовано 28.02.82. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.82 (72) Авторы изобретения

H.À.Ðoìàíþê, А.М.Костецкий и Н.Н.Романюк ;.

Львовский ордена Ленина государственный; университет .. им. И.Франко и Львовский ордена Ленина пбпитехни ес ц и институт им. Ленинского комсомола (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измерению температуры вращающихся объектов и может быть использовано при необходимости беспроводной дистанционной передачи сигнала с объекта на измерительное устройство.

Известны устройства для измерения температуры вращающихся объектов, которые состоят из резонатора, закрепленного на вращающемся валу, и неподвижного измерительного устройства, между которыми используется индукционная связь t13.

Принцип действия известных устройств состоит в том, что при изменении температуры вращающегося объекта вследствие линейного расширения материала резонатора происходит изменение его частотных параметров, что регистрируется измерительным устройством.

Недостатком известного устройства с электроиндукционной связью является низкая помехоустойчивость, что в свою очередь приводит к низкой чувствительности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры вращающегося объекта, содержащее датчик температуры, установленный на вращающемся объекте и оптически связанный с неподвижным приемником излучения (2) .

Недостатки известного устройства — низкая точность измерения и ограниченный диапазон измерений, обусловленные применением в качестве датчика температуры светодиода.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений температуры вращающегося объекта.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство введены неподвижный источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, оптический связанный датчик температуры, выполненный в виде двух оптически прозрачных пластинок и металлической прокладки, размещенных в оправе и укрепленных соосно с валом вращающегося объекта, причем длина оправы . и прокладки Fg вдоль оптической оси и

2э коэффициенты их линейного расв1ирения с11 и 6, 1 связаны соотношением

N„a„-Е,а1М0.

На фиг. 1 показана схема у<-.трой -тва; на фиг.2 — интерференпионные

30 кольца датчика температурн.

909591

Устройство включает в себя вращающийся нал 1, оправу 2, ныпуклую оптически прозрачную пластинку 3, глоскопараллельную пластинку 4, металлическую прокладку 5, полупрозрачное ( зеркало б, источник 7 монохроматичес, кого света, приемник излучения 8 и ,отсчетное устройство 9 (фиг.1).

На фиг.2 показаны интерференционные кольца 10 и метки 11 отсчетного устройства 9.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматический луч от источника света 7 освещает оптически прозрачные пласт:.нки 3 rs 4 и orражается от них. Образу-;ощиеся при отражении света интарференционные кольца равной толщины„ о;=..-.ловленные наличием клиновидно::.=: =.=:.;д,ушного зазора между прозрачными пластинками 3 и 4 с помощью полупрозрачного зеркала 6 проецируются на приемник 8 излучения. При изменении температуры металлическая прокладка 5, находящаяся в механическом и термическом контакте с оптической частью устройства для получения интерференционных колец ранной толщины, нследстние разности размеров и коэффициентов термического расширения прокладки 5 (1, и d. ) и оправы 2 (1 ис g), давит ЗО на пластину 4. При этом изменяется величина воздушного зазора между пластинами 3 и 4, что приводит в свою-очередь к изменению радиуса колец. fIo величине радиуса колец опре- 35 деляется температура вращающегося объекта. Радиус колец определяют отсчетным устройством 9.

При уменьшении температуры вала из-за увеличения .толщины воздушной 4g прослойки радиуса интерференционных колец уменьшается„ кольца стягиваются к центру. Достигнув центра, кольцо превращается н кружок, исчезающий при дальнейшем уменьшении температуры. Таким образом, центр картины становится попеременно то светлым, то темным. Одновременно на периферии поля зрения зарождаются и перемещаются к центру новые интерференционные кольца, пока каждое кольцо не исчезнет н центре картины. При повышении температуры радиус колец унеличивается. В центре картины зарождаются все новые и новые кольца, которые„ увеличивая свой раиус: исчезают на периферии поля зрея, В центре картины также происходит чередование максимумов и минимумов интенсивности света. При значительных изменениях температуры счи- ф) тают количество экстремумов в центре картины. Зная количество экстремумов, по предварительной градуировке определяют температуру. Незначительные измерения температуры определяют по величине радиуса наиболее подвижного ближайшего к центру картины кольца.

Знак измерения температуры определяют по знаку изменения радиуса колец при медленном измерении температуры. В случае быстрого измерения температуры ее знак определяют по зарождению и исчезновению интерференционных колец в центре картины.

Чувствительность устройства определяется соотношением коэффициентов линейного расширения и размерами оп;раны 2 (* и lq) и прокладки 5 (1 и d Z ) . Для устройства должно быть соблюдено следующее условие: (l„d.g-1 * )40, где 1„ и d.„ l и d. со,ответственно длина и коэффициенты линейного расширения оправы и прокладки вдоль оптической оси датчика температуры.

Расширен и е диа паз она температур достигается тем, что применяемый оптический элемент эксплуатируется в более широких пределах температур, чем снетодиод и питающая его схема.

При изготовлении оптического элемента из прозрачных тугоплавких материалов, например плавленного кварца, устройство применяется до температуры порядка 1000 С.

Повышение точности измерения достигается тем, что изменения числа и радиуса интерференционных колец не зависят от интенсивности монохроматического света.

Чувствительность предлагаемого устройства увеличивается с ростом разности произведения I d<-1gcLg и регулируется подбором коэффициентов линейного расширения с(. и размеров прокладки и оправы.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры вращающегося объекта, содержащее датчик температуры, установленный на вращающемся объекте и оптически связанный с неподвижным приемником излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены неподвижный источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, оптический связанный датчик температуры, выполненный н виде днух оптически прозрачных пластинок и металлической прокладки, размещенных в оправе и укрепленных соосно с налом вращающегося объекта, причем длина оправы и прокладки 11 вдоль оптической оси

909591

4иъ.2

СоставительМ.Вабищевич

Редактор С.Крупенина Техред Л.Пекарь Корректор H. Швыдкая

Заказ 883/67 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и коэффициенты их линейного расширения сЬ„ и Щ связаны соотношением (11сь 12М)Ф 0 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 386280, кл. G 01 К 13/08, 1970.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 451924, кл. G 01 К 13/08, 1973 (прототип).