Устройство для измерения температуры вращающихся объектов

ИЬй ных ми на а пой есена ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(46) 30.06.83. Бюл. 9 24 (72) В,Н, Бондар, В.Н. Николаев, Г,М. Федоренко и Д.В, Алексеенко (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР и Киевский торгово- экономический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 535473 кл6 01 К 13/08, 19742. Самбурский А.И. и Новик В.К, Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов. М., Машиностроение 1, 1976, с. 64-66 (прототип) . ЯО 102 02(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ ВРАц(ИСЦИХСЯ ОБЪЕКТОВ содержащее термочувствительный элементустановленный на объекте и оптическисвязанный с неподвижными источникомсвета и Фотоприемником, соединеннымсо счетчиком импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и надеж"ности устройства, термочувствительныэлемент выполнен в виде двух расположенных навстречу друг другу и частично перекрывающихся пластин из материала с высоким коэФФициентом линейного расширения, закрепленсвоими противоположными торцавращающемся объекте, причем нверхность нижней пластины нанрастровая решетка,Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано.для измерения температурыповерхности вращающихся объектов.Известно устройство для измереииятемпературы вращающихся объектов,содержащее установленный на объектеи снабженный постоянным магнитомтермочувствительный элемент, выполненный в виде полого тела из материала с высоким температурным коэффициентом линейного расширения, иукрепленный неподвижно магнитоуправ.ляемый контакт (1),Основным недостатком такого устройства является невозможность обес- )5печения из-за выполнения термочувствительного элемента объемным надежного теплового контакта между последним и поверхностью объекта измерения,что вызывает значительные погрешности измерения.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройстводля измерения температуры вращающихся объектов, в котором используется.оптический канал связи со стационарными источником света и фотоприемником, В устройстве сигнал от установ"ленного на объекте термочувствительного элемента управляет амплитудойили частотой световых импульсов,восп-,ринимаемых неподвижным приемникомизлучения ) 2).Недостатком устройства являетсяневысокая чувствительность. Крометого, необходимость размещения навращающемся объекте источников Вита"ния и других активных элементов снижает надежность устройства, ограничивает срок непрерывнога измерения. 40Цель .изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для измерениятемпературы вращающихся объектов,содержащем термочувствительный элемент,установленный на объекте и оптическисвязанный с,неподвижными источникомсвета и фотоприемником, соединеннымсо счетчиком импульсов, термочувствительный элемент выполнен в видедвум расположенных навстречу другдругу и частично перекрывающихсяпластин из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, закрепленных своими противоположнымиторцами на вращающемся объекте, причем на поверхность нижней пластинынанесена растровая решетка.На чертеже схематически изображе.- 60но устройство для измерения температуры поверхности вращающихся объектов.Устройство содержит установленныйна вращающемся объекте 1 и находя щийся с ним в тепловом контакте тер"мочувствительный элемент, состоящийиз нижней тонкой пластины 2, на которую нанесен растр 3, выполненный ввиде чередующихся контрастных линий(черных и светоотражающих) и верхнейпластины 4, закрывающей часть растра 3. Пластины 2 и 4 выполнены изматериала, обладающего большим коэффициентом теплового расширения, например алюминия, причем каждая изних жестко прикреплена к вращающемуся объекту 1 только одним концом спротивоположных сторон (место крепления указано на чертеже штриховкой),так что их свободные концы при измерении температуры имеют возможностьперемещаться под направляющей пластиной 5, прикрепленной к вращающемуся объекту 1. Через оптическую систему 6 и растр 3 имеют оптическуюсвязь источник 7 света, например, ла"зер или лампа накаливания и фотоприемник 8, подключенный к счетчику9 импульсов.Устройство работает следующим образом,Под действием измеряемой темпе"ратуры свободные концы пластин 2 и 4имеют возможность перемещаться, причем в противоположных направлениях.При этом число видимых линий растра3, т.е. линий, не закрытых пластиной4, изменяется, что служит информацией об измеряемой температуре. Излучение источника 7 с помощью оптической системы 6 фокусируетсяв видесветового пятна малых размеров нарастр 3, отражается от него и попадает на фотоприемник 8. Нри вращении объекта 1 световое пятно пересекает линии растра 3 и модулируетсяим так, что на выходе фотоприемника8 появляются импульсы, число которыхза один период вращения равно числувидимых линий растра 3. Счетчик 9импульсов производит подсчет числаимпульсов, пришедших за один периодвращения объекта 1, которое однозначно связано с измеряемой температурой. Для обеспечения лучшего теплового контакта и предотвращения коробления пластин 2 и 4 (например,при больших скоростях вращения) указанные пластины должны быть прижатык объекту 1 напрарляющей 5 по всейих площади, а для считывания линийрастра 3 может быть оставлено небольшое окно. Наличие двух термочувствительных пластин, закрепленных на объекте измерения навстречу одна другой,позволяет вдвое увеличить чувствительность предлагаемого устройства, так как с повышением температуры взаимо- перемещение пластин равно сумме удлинений каждой из них в отдельносв "ю естФ Заказ 4549/35 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатентфф г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ти. При изменении измеряемой температуры на один градус число види-мых линий растра увеличится на величину где д - коэффициент теплового расширения пластин 2 и 4; фи длина одной пхастиныф- плотность нанесения линий Ь растра или разрешение оптической системы. Порог чувствительности устройства определяется по формуле Л а=, (1)Например, коэффициент теплового расширения апюминия о 4010 градплотность нанесения линий растра,обеспечиваемая фотохимическим методом, о "- 100 линий/мм, Ь "-100 мм.Тогда согласно формуле (1) порог чувствительности предлагаемого устройства ЬТ0,8 С. При использованиисовременных методов измерения Линейных размеров с помошью интерферомет- О ров чувствительность предлагаемогоустройства может быть значительноулучшена.Устройство не содержит установленных на вращающемся объекте источника 15 питания и других активных элементов,что повышает его надежность и увеличивает срок непрерывного измерения.