Поверхностный термопреобразователь

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистические

Республик (и1932281 (6! ) Дополнительное к авт. с вид-ву л (22) Заявлено 23.05.80 (21) 2929725/18-10 (51)М. Кл. (;-01 К 7/16 с присоединением заявки М (23) Приоритет

1Ъеудеретеенный квинтет

СССР не делам нзебретеннй н открытей

Опубликовано 30 05.82. Бюллетень М20 (53) УДК 536.531 (088. 8) Дата опубликования описания 01.06.82

В. Т. Стадник, В. A. Карчков и Е. И. Фанаеев -": ; » -"-"-":.1. 1

1 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТЕРМОПРЕСБРАЗСВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области термометрии и может найти применение в системах автоматического контроля и регулирования температуры поверхности твердых тел, пристенных слоев жидких и газообразных сред. . Известны термопреобразователи, содержащие дополнительные нагреватели, подключенные к источнику питания и системе управления (1 1.

Недостатками этих устройств является сложность конструкции и низкая надеж ность, обусловленные наличием дополнительных нагревателей.

Известен термопреобразователь, со- держащий последовательно включенные терморезистор и термопару (2).

К недостаткам термопреобразователя относятся ограниченность применения, большая статическая и динамическая погрешность, низкая надежность.

Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и упрощение кон2 струкции поверхностного термопреобразователя.

Указанная цель достигается тем, что термопара выполнена дифференциальной, а общий электрод ее выполнен в виде терморезистора.

Причем, параметры дифференциальной термонары и терморезистора связаны. соотношением

3= 1В(й -d.)

1О где 3 — измерительный ток термопреобразователя;

9 — чувствительность термопары;

Р— начальное сопротивление терморезистора;

cL - температурный коэффициент сопротивления материала терморезистора.

На чертеже изображены: 4 — конструкция поверхностного термопреобразователя; б - распределение температур в тепловой системе объект,койтроля-термопреобразователь-окружающая среда", 5 — электрическая схема термопреобразователя (в).

3 О32г

Поверхностный термопреобраэователь состоит из теплоиэоляцнонного корпуса 1, теаловоспринимающей пластины 2, которая, соприкасается с контролируемым объек» . том 3, основного термочувствительного . элемента-терморезистора 4 и дифференциальной термопары, горячие спаи «оторой образованы в местах соединения токопцдводов 5 с терморезистором точки . (А н Б).

На графике, иллюстрирующем распределение температур, приняты следующие обозначения: 1к - температура контролиру-, емого объекта; t - температура внешней среды, окружающей термопреобраэо- 33 ватель; h4 — перепад температур на термореэисторе; 6 р- средняя температура термореэистора; hf. - погрешность поверхностного терморезистора.

На электрической схеме .терморезистор 9 с сопротивлением R является чувствительным элементом термопреобразователя и включен в общий термоэлектрод дифференциальной термопары с горячими" спаями

А и Б. По цепи протекает ток 3 .. И

Поверхностный термопреобразователь работает . следующим образом.

При протекании тока 3 через терморезистор на последнем падает напряжение, равное 3 ° R. Одновременно в электричес- кой цепи действуют две встречные термоЭДС ЕА и Е развиваемые термопарами А и Б. Таким образом, общее напряжение цепи представляется следующим соотношением: U «д «.g 4 (:. Я или

0*3 Яц(» alt ð}ФВМ

Т к р= „- М Н И = 1а,тО

U >, » И,}- а„*ьнЮь

Чтобы результат измерения температуры поверхности не искажался погрешностью д, выполняем условие

:®Ос М = + dt т.е. ток, проходящий по цепи, равен

Q.S .гк=О

При такой величине тока результат измерения температуры точно соответствует ее действительному значению tg формула изобретения

Поверхностный термопреобразователь, содержащий последовательно включенные терморезистор и термопару, о т.л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения конструкции, термопара выполнена дифференциальной; а общий электрод ее выполнен в виде терморезистора, причем параметры дифференциальной термопары и терморезистора связань1 соотноше.нием

3= В (йо.А} ", где 3 измерительный кок термопреобраэователя; чувствительность термопары; начальное сопротивление терморезистора; температурный коэффициент сопротивления материала терморезисто.

} 0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ярышев Н. A. Теоретические основы измерения нестационарных температур.

Л., "Энергия, 1967, с. 239-241.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 284359, кл. Я 01 К 7/16, 1968. (прототип).

81 4

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения температуры поверхности объекта в статическом и дйнамическом режимах, быстродействие, и упростить контрукцию термопреобразователя.

Принцип действия и эффективность данного термопреобраэователя. эксперимен тально проверены в области температур

20-100 С иа макетном образце, термореэистор которого был ввптолнен из монокристаллического германия р-типа, а дифференциальная термопара образована припаянными к нему,токоподводами. Проведенные испытания показали возможность компенсации в широких пределах. погрешности, обусловленной теплоотводом, путем выбора соответствующего значения измерительного ток&.

93228 1 д измерительную кему о изюериателаюую схему

Составитель В. Баздырев

Редактор 10. Середа . Техред Jl. Пекарь Корректор А. Дзятко

Заказ 3762/58 Тираж 883 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