Устройство для измерения температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 987413

Союз Советскик

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 10. 79 (21) 2848361/18-10 ($ М Кд 3 с присоединением заявки HP—

С 01 К 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет($3) УДК 536.532 (088.8 ) Опубликовано 0701.83. Бюллетень HP 1

Дата опубликования описания 07.01. 83

Харьковский филиал Всесоюзного чнб4ф) ддедовательского института литейного машиностроения, eÌîÔ технологии и автоматизации литейного проиэвбдсува (71) Заявитель

154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Иэобретение относится к измерению температуры и может найти применение в различных областях техники и медицины. 5

Известен электротермометр, содержащий термочувствительный электрический датчик температуры, измерительную схему, индикаторный прибор, источник, тепловой энергии и схему регулирования, обеспечивакщую поддержание заданной температуры, близ- . .кой к ожидаемой до момента измерения ° Приближение к моменту измерения температуры датчика к температуре измеряемой средЫ уменьшает охлаждение прилегающей к термометру области среды или объекта, а следовательно, и тепловую инерцию устройства, что уменьшает время и повышает точность измерения j1).

Недостатком этого устройства является то, что уменьшение тепловой инерции будет в значительной степени ограничено, поскольку перераспределение температуры между термометром и средой будет происходить тем медленнее, чем меньшую разность температур они имеют. Кроме того, существенную погрешность в данном устройстве вносят нелинейность н нестабильноеть. параметров термистора и усили.беля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры в виде двух. дифференциально выполненных термопар, одна из которых является рабо чей, подсоединенных к входу усилителя раэбаланса, вход которого соединен с входом исполнительного элемента, и индикатор (2).

Однако известное устройство также обладает низким быстродействием и сложно в конструктивном исполнении.

Целью изобретения является повышение быстродействйя и упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство включает две встречно включаемые термопары, одна иэ которых помещается в среде или объеме,.где измеряется температура, а другая - в нагреваемой среде прибора, преимущественно являющимся и индикатором, основанном на тепловом расширении среды, и блок усиления, ко входу которого подключаются термопары, а выход подсоединен к источ987413 нику, преобразующему электрическую энергию в тепловую, индукционная ка тушка или магнитная система индукти рующая в нагреваемой среде вихревые токи, контакты или омическое сопротивление, соприкасающиеся с нагре- 5 ваемой средой.

В первых двух слуЧаях нагреваемая среда должна быть электропроводной (в качестве ее может быть применена, например ртуть). Подключенные к на- 10 гревателю источника электрической энергии, величина которой зависит от разности температур двух объемов и становится равной нулю при выравнивании температур, и нагрев жидкой 5 (опорной) среды индикатора позволит в отличие от известного устройства подводить тепло и во время измерения, вплоть до момента выравнивания температур. При этом изменение абсолютного значения усиления усилителя, стабильность источника питания и большинства других параметров в значительном диапазоне не нарушает ра- ботоспособность устройства. Не оказывает влияния на точность измерения и нелинейность характеристики термопар.

Использование для индикации теплового расширения жидкости индикатора . также устраняет влияние нелинейности и нестабильности характеристик термопар. В то же время, поскольку в рабочий объем помещается слой термопары, имеющий малую массу, а нагревается объем (преимущественно не— посредственно жидкая среда) индикатора, инерция устройства значительно уменьшается.

На чертеже показано Устройство для 4О измерения температуры.

Устройство состоит из рабочей термопары 1, которая непосредственно или в защитном кожухе помещается в среду (или объем ), темпеРатУРа ко- 45 торой измеряется.

Рабочая термопара соединена дифференциально со второй термопарой 2, размещенной в жидкой электропроводящей среде 3, заполняющей корпус 4 индикатора, имеющего капиллярную трубку

5 с делениями для отсчета температуры. Жидкая среда индикатора или ее часть размещается в поле индукционной катушки б, подключенной к выходу. усилителя 7, вход которого соединен с разноименными выводами дифференциально включенных термопар, источник 8 питания, подключенный к усилителю.

В качестве усилителя может быть применен магнитный .усилитель. В некоторых случаях нагрев жидкости 3 может осуществляться не переменным полем индукционной катушки б нагревателя, а переменным полем электромагнита индукционного действия, в этом случае 65 катушка размещается на ферромагнитном сердечнике 9. Применение электромагнита индукционной схемы вместо индукционной катушки может быть целесообразным при питании индукцион-" ной системы невысокой частотой, например, от сети. Нагрев среды 3 может осуществляться не только индукционным способом, но и путем пропускания тока через электропроводящую жидкость или через электропроводную спираль, размещенную, например, в объеме жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При размещении термопары 1 в объе ме, где измеряется температура, и включении схемы термопара 1 начинает нагреваться. Поскольку при этом термопарЫ 1 и 2 находятся в средах с разной температурой, появляется разностная ЭДС, которая подается на вход усилителя, и на катушке б, подключенной к выходу усилителя,. начинает протекать переменный ток. появляющееся при этом переменное магйитное поле наводит в жидкой среде 3 вихревые токи и ее температура повышается. При уменьшении разности температур сигнал, подаваемый на вход усилителя, уменьшается, уменьшается и ток через катушку б, а следовательно, и нагрев жидкой среды.

Таним образом, температура среды

3 увеличивается по мере увеличения температуры измеряемой среды. При выравнивании температур величина сигнала становится равной нулю и нагрев среды 3 прекращается, а по индикатору производят точный отсчет измеряемой температуры.

Таким образом, непосредственный нагрев жидкости током, величина которого определяется величиной сигнала, определяемого разностью температур рабочей и жидкой опорной), и применение в качестве датчиков элементов с малой теплоемкостью, соединенных по дифференциальной схеме, дающей нулевой сигнал при выравнивании температур, обеспечивает увеличение быстродействия устройства, делает еro некретичным к изменению параметра усилительного и выходного каскадов.

Использование предлагаемого устройства за счет повышения быстродействия и упрощения конструкции обеспечивает экономический эффект в процессе измерения температуры во всех отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры

987413

Составитель Н. Горшкова

Редактор H.Ëàçàðåíêî Техред A.Áàáèíåö Корректор A. Ференц

Заказ 10281/27 ТиРаж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в виде двух дифференциально включенных термопар, одна из которых является рабочей,. подсоединенных к входу усилителя разбаланса, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в нем исполнительный элемент выполнен в виде индуктивного нагревателя, в котором размещен регистратор, выполненный в виде емкости с капилляром, заполненной электропроводной жидкостью, в которой размещен рабочий слай второй термопары.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 498512, кл. С 01 К 7/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 286286, кл. G 01 К 5/22, 1979. (прототип ).