Датчик температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«я979889 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 06. 81 (21) 3294178/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 07. 12. 82

Р )М К з

G01 К 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Р3) УДК 538.5 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Запускалов и В.И. Татаренко (73) Заявитель

Центральная аэрологическая обсерватория (54 ) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения стационарной температуры жидких и газообразных сред.

Известен датчик температуры, содержащий корпус, измерительный преобразователь в виде, например, катушки индуктивности (1J.

Такие датчики конструктивно просты, но имеют большую инерционность за счет протяженности провода катушки и его значительной массы и низкую точность из-эа большой собственной температурной погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик температуры, содержащий корпус, размещенные к нем термочувствительный элемент и электрические преобразователи. Электрические преобразователи — измерительный и компенса» ционный — выполнены в виде катушек индуктивности, включенных дифференциально, а термочувствительный элемент размещен в магнитном поле измерительной катушкй., Наличие термочувствительного элемента позволяет повысить быстродействие датчика, так как элемент можно изготовить малой массы и большой площади, что обеспечивает мгновенный теплообмен с контролируемой средой независимо от характеристик катушек, а дифференциальное включение катушек позволяет повысить точность (2 J.

Однако точность. указанного датчика тем не менее недостаточна, поскольку электрические .параметры, например индуктивность компенсационной Сне нагруженной термочувствительным элементом ) и измерительной (нагруженной термочувствительным элементом катушек в процессе измерения температуры среды меняются по разному.

Целью изобретения является повышение точности, измерений за счет исключения погрешностей, вызванных разогревом преобразователей и изменением электрофизических свойств термочувствительных элементов.

Указанная цель достигается тем, что в датчик введены размещенные в корпусе втулка и второй термочувствительный элемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде электропроводных мембран, жестко закрепленных на торцах втулЗО ки, а преобразователи установлены

979889

10

Формула изобретения

40 со стороны торцов втулки и отделены от мембран диэлектрическими прокладками равной толщины, причем мембраны выполнены из материалов с идентичными упругими свойствами и с различными значениями температурных коэффициентов линейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного расширения которого равна среднему арифметическому значению температурных коэффициентов линейного расширения материалов мембран.

На чертеже схематически изобрежен датчик температуры.

Датчик содержит корпус 1, размещенную в нем втулку 2, жестко при-, крепленные к ее торцам электропро= водные мембраны 3 и 4, с наружной стороны которых через диэлектрические, например керамические, прокладки 5 и 6 равной толщиной установлены электрические преобразователи 7 н 8, например включенные дифференциально катушки индуктивности (подводящие проводники на чертеже не показаны).

Прилегающие к мембранам прокладки, разность значений температурных коэффициентов линейного расширения о материалов мембран и втулки, а также запас прочности материала втулки обеспечивают термовыпучивание (перемещение) центров мембран от своего нейтрального положения, соответствующего нормальной темпераТуре, равной 20 с, только по оси во внутрь втулки, т.е. в сторону, противоположную от преобразователей.

При этом расстояние между мембранами превосходит значения возможных перемещений мембран, обусловленных температурной деформацией. В зависимости от отклонения измеряемой температуры от нормальной каждая мембрана совместно с преобразователем может быть как измерительной, так и компенсационной. Так мембрана, у которой коэффициент материала больше значения коэффициента материала втулки (<положительная разность d ) при температуре выше нормальной, прогибается вовнутрь втулки, а при температуре ниже Нормальной находится в нейтральном положении, но также в напряженном состоянии за счет больших температурных деформаций материала мембран по сравнению с материалом втулки. Мембрана, у которой значение коэффициента меньше значения коэффициента oL материала втулки (отрицательная разность o() при температуре выше нормальной находится в нейтральном положении, а при температуре ниже нормальной - прогибается вовнутрь втулки. В этих случаях про-: гибающуюся мембрану и размещенный от нее через прокладку преобразователь называют измерительными, а находящуюся в нейтральном положении мембрану и размещенный оТ нее через прокладку преобразователь — компенсационными. Преобразователи и†гут быть емкостными, индуктивными и др. Жесткое крепление мембран к втулке возможно достичь сваркой, пайкой и т.д.

Датчик работает следующим образом.

Р "ледствие отклонения температуры контролируемой среды от нормальной (2 0 С ) одна из мембран прогибается, в результате прогиба той или иной мембраны между мембраной и электрическим преобразователем образуется зазор. Изменение зазора между преобразователем и мембраной приводит к изменению электрических параметров преобразователя, а следовательно и сигнала на выходе датчика. По степени изменения сигнала с датчика судят об изменении темпе 5 ературы измеряемой среды. (спользование двух термочувствительных элементов и дифференциальное включение преобразователей позволяют исключить погрешности, вызванные разогревом преобразователей, и изменением электрофиэических свойств мембран, что значительно повышает точность измерений датчи35 ком. датчик температуры, содеРжащий корпус, размещенные в нем термочувствительный элемент и электрические преобразователи, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше45 ния точности измерений за счет исключения погрешностей; вызванных разогревом преобразователей и изменением электрофиэических свойств термочувствительных элементов, в не.-. го введены размещенные в корпусе

50 втулка и второй термочувствительный элемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде элект.Ропроводных мембран, жестко закрепленных на торцах втулки, а преобразователи установлены со стороны торцов втулки и отделены от мембран диэлектрическими прокладками равной толщины, причем мембраны выполнены из материалов с идентичными упругибО ми свойствами и с различными значениями температурных коэффициентов линейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного рас65 ширения которого равна среднему ариф979889

Составитель Г. Иухина

Техред Т;Фанта Корректор Г. Огар

Редактор В. Данко

Заказ 9344/28 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 метическому значению температурных коэффициентов линейного расширения . материалов мембр ан .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 172086, кл. G 01 К 7/16, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

В 393621,кл. G 01 К 7/00,1971 (прототип).