Устройство для дистанционного измерения температуры

 

Союз Советскик

Социалистические.

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >945682 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) аявлено 02.10.80 (21) 3005500/18-10 (51) М. Кл.

G 01 К 11/12 с присоединением заявки № (23)Приоритет

9жудерстмееые кеиитет

CCCP де девам изебретенкй в еткрытвй

Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.82 (53) УДК 536.53 (088 ° 8) (72) Авторы. изобретения

Ю.А.Комаров и А.IO.Конкин

Научно-производственное объединение " ВАНТ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Из вест но устрой ст во для измерения температуры, содержащее источник света и фотоприемник, подключен ные через волоконные световоды к термочувствительному элементу, выполненному в виде полупроводниковой пластины, прикрепленной одной стороной к торцу световодов, на другой стороне которой укреплена стеклянная поворотная призма с отражающим покрытием (1).

Такое устройство обладает низкой точностью измерения температуры вследствие нестабильности источника

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и предназначено, главным образом, для измерения температуры в условиях воздействия сильных электромагнитных полей, например, в труднодоступных участках силовых трансформаторов, электродви" гателей и других электрических машин и аппаратов. света и всего оптического тракта передачи информации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для дистанционного измере5 ния температуры, содержащее источник света с блоком регулировки, два фотоприемника, подключенные через двухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управлянщему входу блока регулировки, и термочувствительный элемент, соединенный световодами с источником света и фотоприемниками, и выполненный в виде полупроводниковой пластины, размещенной на части основания стеклянной поворотной призмы, на другой части которого расположена стеклянная пластина t23. и Однако данное устройство не обладает высокой точностью измерения температуры, особенно в процессе длительных и непрерывных измерений, что обусловлено целым рядом факторов.

3 945

Изменения спектрального состава светового потока источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода) при изменениях температуры окружао.1ей среды в процессе естественного старения, а также при изменении тока через источник света сказываются на сигналах измерительного и опорного каналов по-разному, так как в измерительном канале спектр излучения источника света ограничен краем полосы поглощения пластины полупроводника датчика температуры, а в опорном канале не ограничен.

Малый диапазон регулировки мощности источника света изменением тока через него так же является существенным недостатком известного устройства. Например, для светодиода

АЛ 108А по паспорту максимальный постоянный ток оставляет 100 мА. Изменения же светопропускания оптического тракта передачи на практике оказываются .столь значительным, что происходит перегрузка источника света и Ьыстрый выход его из строя. Тем же недостатком обладают и широкополосные источники света, например лампы накаливания.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры в условиях длительной эксплуатации устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен отрезающий светофильт, установленный между фо-., топриемником, включенным в канал управления источником света электронноизмерительной схемы, и торцом световода, соединенного со стеклянной пластиной

Причем источник света с Ьлоком регулировки содержит светодиод, под" ключенный к выходу управляемого генератора импульсов, а оба канала электронно-измерительной схемы содержат последовательно соединенные усилитель и интегрирующий операционный преоЬразователь.

Кроме того, электронно-измеритель.ная схема снабжена блоком термостатирования с датчиком температуры, подключенным в цепь регулировки коэффициента усилени1Г одного из усилителей.

Установка отрезающего светофильтра между фотоприемником канала управления источником света (опорном канале) и торцом световода, соединен682

5

40 ного со стеклянной пластиной датчика, устраняет погрешность измерения, вызванную изменениями спектра излучения источника света, так как при наличии этой пластины изменения в спектре источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода) оказываются идентично как в измерительном„ так и в опорном каналах.

Введенный в устройство управляемый генератор импульсов с регули-, ровкой либо частоты его импульсов при заданных их длительности и амплитуде, либо с регулировкой амплитуды импульсов при заданных их длительности и частоте, позволяет значительно расширить пределы регулировки изменения светопропускания оптического тракта передачи информации, так как максимальный импульсНый ток светодиодов много больше максимального постоянного тока.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит светодиод 1, подключенный к выходу управляемого генератора 2 импульсов и соединенный световодом 3 с полупроводниковой

4 и стеклянной 5 пластинами, которые размещены на основании стеклянной поворотной призмы б и соединены световодами 7 и 8 с фотоприемниками 9 и 10, отрезающий светофильтр

18, установленный между торцом световода 8 и фотоприемником 10, двухканальную электронно-измерительную схему в составе последовательно соединенных усилителей 11 и 12 и интегрирующих операционных преобразователей 13 и 14 и блока 15 термостатирования с датчиком 16 температуры и регистратор 17.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы светового потока от источника 1 света через световод 3 поступают к полупроводниково и 4 и стеклянной 5 пластинам и далее через поворотную стеклянную призму

6, вновь пройдя полупроводниковую

4 и стеклянную 5 пластины, выходят по световодам 7 и 8. Импульсный световой поток, вышедший из световода

8, соединенного со стеклянной пластиной 5, проходит светофильтр 18 и поступает на фотоприемник 10. Импульсный световой поток, вышедший

5 94568 из световода 7, присоединенного к полупроводниковой пластине 4, поступает непосредственно на фотоприемник 9. Пропорциональные этим световым потокам электрические импульсы на выходе фотоприемников 9 и 10 усиливаются усилителями 11 и 12, а затем преобразуются в постоянные напряжения интеграторами 13 и 14, причем на выходе интегратора 14 при- 1о сутствует постоянное напряжение, не зависящее от измеряемой температуры, но зависящее от различных дестабилизирующих факторов, а на выходе интегратора 13 присутствует постоянное напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, которое поступает на регистрирующий прибор 17. 8ыходной сигнал интегратора 14 поступает на управляющий вход генератора 2, при этом стабилизация измерительного сигнала за счет компенсации дестабилизирующих Факторов может быть осуществлена следующими методами: регулировкой ча- д стоты импульсов генератора 2, а зна-!

1 чит частоты включений источника света, при заданных длительности и амплитуде этих импульсов (например, частотно-импульсная модуляция); регулировкой длительности импульсов генератора 2 (источника 1 света) при заданных частоте и амплитуде этих импульсов (например, широтно-импульсная модуляция) и регулировкой амплитуды импульсов генератора 2 (источ35 ника 1. света) при заданных частоте и длительности этих импульсов (например,. амплитудно-импульсная модуляция) .

Так как постоянное напряжение на

4О выходе интегратора в определенных пределах пропорционально частоте, длительности и амплитуде импульсов, приходящих на его вход, то стабилизация измерительного сигнала осуществима в предлагаемом устройстве любым из этих методов, причем в широких пределах.

Изменения спектрального состава

50 . источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода), возникающие в результате естественного старения источника света, а также в результате изменений электрического сигнала через него, 55 также как и изменения светопропускания оптического канала передачи, благодаря наличию в опорном канале

2 6 отрезающего светофильтра 18, влияют на измерительный и опорный сигналы в равной степени и компенсируются одной из указанных регулировок импульсов генератора 2.

Отражающий светофильтр .!8 для достижения высокой точности измерения может быть выполнен в виде полупроводниковой пластины, аналогично полупроводниковой пластине 4 термочувствительного элемента.

Для снижения влияния изменения температуры окружающей среды источ" ник 1 света, фотоприемники 9 и 10, светофильтр 18 и узлы электронноизмерительной схемы могут быть размещены в теплоизолирующем корпусе

19, постоянство температуры внутри которого обеспечивается блоком 15 термостатирования. При этом выходной сигнал датчика 16 температуры поступает также на вход регулировки коэффициента усиления одного из уси" лителей, например 11, чем обеспечивается компенсация малых изменений температуры внутри корпуса 19.

Ъ

Для обеспечения надежной защиты световодов при длительной эксплуатации .они могут быть помещены в чехол из Фторопластовой пленки 20, Предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения температуры не менее 1,53, при непрерывном решении работы 1 год.

Это позволяет создать оптимальный режим работы силовых трансформаторов, так как точный и непрерывный контроль температуры опасной зоны позволяет эксплуатировать трансформаторы с повышенной нагруэочной мощностью, а также повзоляет вводить оптимальные конструктивные решения в трансформаторе и экономить дорогостоящие материалы, что приводит к соответствующему экономическому эфФекту.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком регулировки, два фотоприемника, подключенные через двухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управляющему входу блока регулировки, и тержочувствительный элемент, соединенный световодами с ис945

ВНИИПИ Заказ 5317/59 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 точником света и фотоприемниками, и выполненный в виде полупроводниковой пластины, размещенной на части основания стеклянной поворотной призмы, на другой части которого расположена стеклянная пластина, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях длительной эксплуатации, в него введен отрезающий светофильтр, о установленный между фотоприемником, включенным в канал управления источником света электронно-измерительной схемы, и торцом световода, соединенного со стеклянной пластиной.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что источник света с блоком регулировки содержит светодиод, подключенный к выходу управляемого генератора импульсов, а

682 8 оба канала электронно-измерительной схемы содержат последовательно соединенные усилитель и интегрирующий операционный преобразователь.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что двухканальная электронно-измерительная схема снабжена блоком термостатирования с датчиком температуры, подключенным в цепь регулировки коэффициента усиления одного из усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 669221, кл. G 01 K 11/12, 1977 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2793296/18-10, кл. G 0 l К ll/12, 04.07.79. !