Устройство для измерения температуры

(19) (11) К 7 36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСИ Ихнический инсти(56) Патенткл. С О 1 К 7Авторское9 1196700, к 88.8) еликоб 36, 19 свидет тании Ф 1533812,ьство СССР 7/36, 198 ЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕ назначено ния темпе(57) Изобретение ибесконтактного изм ВИДЕТЕЛЬСТВУ поверхности металлических тел. Цельизобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1, потенциометр 2, усилитель 3,измеритель 4 фазы, сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектирующую катушку 8, балластную катушку 9 и задатчик10 фазы. Введение пикового детектора11, задатчика 12 амплитуды, дифференциальных усилителей 13 и 15, функционального преобразователя 14, задатчика 16 и блока 17 деления и ббразование новых связей. между элементамиустр-ва позволяет исключить влияниевеличины зазора между детектирующейкатушкой 8 и поверхностью тела на результат измерения. 1 ил.Изобретение относится к температурным измерениям и предназначенодля бесконтактного измерения темпера.туры поверхности металлических тел.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключениявлияния величины зазора между детектирующей катушкой и поверхностью тела на результат измерений. 10На чертеже приведена схема устройства зУстройство содержит управляемыйгенератор 1, потенциометр 2, первыйдифференциальный усилитель 3, измеритель 4 фазы, параллельный сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектируюцую катупку 8, балластную катушку 9., задатчп 10 фазы, пиковый детектор 11, задатчик 12 амплитуды, 20второй дийферепциальный усилитель.13,функциональный преобразова.тель 14третий дифференциальный усилитель 15,эадатчик 16 и блок 17 деления.Первый вывод детектирующей катушки Я заэемлен, второй подключен к неинвертирующему входу первого диййеренциального усилителя 3 и к первомувыводу балластной катушки 9, второйвывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилителя 3и первым крайним выводом потенциометра 2,Средний вывод потенциометра 2 соединен с инвертирующим входом первогодифференциального усилителя 3, а второй крайний вывод - с выводом управляемого генератора 1 и первым входомизмерителя 4 Фазы, второй вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя 3. Выход из"мерителя 4 фазы соединен.с первым:входом параллельного сумматора 5,второй вход которого подключен квыходу задатчика 1 О йазы, а выход 45соединен с входом интегратора 6. Выход интегратора б через ключ 7 соединен с входом управляемого генератора. Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединенс выходом пикового детектора 11,входкоторого подключен к выходу первогодифференциального усилителя 3. Неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединен свыходом задатчика 12 амплитуды, а выход - с входом Функционального преобразователя 14, выход которого подключен к неинвертирующему входу третьего дифференциального усилителя 15, а инвертирующий вход - к выходу задатчика 16, Выход третьего дифференциального усилителя 15 соединен с первым входом блока 17 деления, второй вход которого подключен к выходу интегратора бУстройство работает следующим образом.Первый дифференциальный усилитель 3 в совокупности с потенциометром 2 и катушками 8 и 9 представляет собой вихретоковый преобразователь (ВТП)Комплексный коэффициент усиления К ВТП зависит от удельной проводимости б, материала детали (температуры), зазора Ь между деталью 18 и детектирующей катушкой 8 й частоты я, сигнала управляемого генератора 1: агд К = агя Ь, (Я, )3 ь (1)шой К .= шос 1 Ь, (и, б ) 1 илиагя К = агя Ь, (и,б - ЪЗ)1;.о 1 К: шо 1 1, (оогдея,Б, - я,б, - поправка;б - удельная проводимость материала холодной детали;И, - начальная частота генератора 1.В режиме настройки ключ 7 находится в положении Н, детектирующая катушка 8 установлена на холодной детали с минимальным зазором, управляемый генератор 1 вырабатывает колебания начальной частоты Ы,Сигнал напряжения с выхода измерителя 4 фазы, пропорциональный углу сдвига фаз между входными сигналами управляемого генератора 1 и первого дифференциального усилителя 3, подается на первый вход параллельного сумматора 5.Задатчиком 10 Фазы задают такой уровень напряжения, чтобы на выходе параллельного сумматора 5 был нуль (Фиксируется вольтметром) .Таким образом, задатчик 10 фазы фиксирует начальный угол агя сдвига фаз между сигналом управляемого генератора 1 и выходом первого диййеренциального усилителя 3.В режиме измерения ключ 7 установлен в положении А. Несмотря на изменения проводимости б, (температуры)(4) Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Заказ 858/34 Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и зазора Ь, выходной сигнал интегратора 6, пропорциональный частоте Я, генератора 1, поддерживает аргумент комплексного коэффициента усиления К равным агяагя К = агя, = сопят (3) Условие (3) с учетом первого выражения (2) задает однозначную функциональную зависимостьд = дР(1)илишос 1 К = то 1 Ь, (длр(11= шос 1(Ь). (5)Таким образом, согласно (5) модуль 15 Б выходного напряжения ВТП при неизменной амплитуде сигнала генератора 1 зависит только от зазора Ь:Пз = Пз (11) (6)В режиме настройки задатчик 12 амплитуды настраивается на уровень напряжения, аоответствующий максимальной амплитуде напряжения вихретокового преобразователя (ВТП), т,е. при минимальном зазоре.Меняя уровень напряжения задатчика 12 амплитуды, добиваются нуля на выходе второго дифференциального усилителя 13 (Фиксируется вольтметром).л3 мсиксНапряжение Пл на выходе дифференциального усилителя 13 в режиме измерения имеет видПлэ=П (Ы - Пл = Плъ (1)(8)Функциональный преобразователь 14 регулирует зависимость, соответствующую суперпозиции обратной функции Ь (Пл ) и Функции Д Р(Ь), таким образомБл, =д Ь Р,)=дЪ . (9) 40Напряжение эадатчика 16 соответствует значению и,6 следовательно,Нл, =с.б. -др = и,б;. (10)На выходе блока 17 деления Фор ируется сигнал, пропорциональный удель.45 ной проводимости материала детали б; т.е. соответствующий ее температуре:и 6111 == блг Сд,50Ф о р м у л а. и з о б р е т е н и я Устройство для измерения температуры, содержащее детектирующую катушку, первый диААеренциальный усилитель, потенциометр, балластную катушку, управляемыи генератор гармонических колебаний постоянной амплитуды, интегратор, ключ, задатчик Ааэы, параллельный сумматор, измеритель Ааэы,причем первый вывод детектирующейкатушки заземлен, второй подключен кнеинвертирующему входу первого диАФеренциального усилителя и к первомувыводу балластной катушки, второй вывод которой соединен с выходом первого диАференциального усилителя ипервым выводом потенциометра,движоккоторого соединен с инвертирующимвходом первого дифференциального усилителя, а второй вывод потенциометрасоединен с выходом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды и входом измерителя фазы, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, выход измерителя Аазы соединен с первым входом параллельного сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчикаАазы, а выход соединен с входом интегратора, выход которого через ключсоединен с входом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения влияния расстояния междудетектирующей катушкой и поверхностьютела, в него введены функциональныйпреобразователь, блок деления, пиковый детектор, эадатчик амплитуды, задатчик, второй и третий дифференциальные усилители, при этом инвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом пикового детектора, вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, неинвертирующийвход второго дифференциального усилителя соединен с выходом задатчикаамплитуды, а выход соединен с входомфункционального преобразователя, выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего диААеренциального усилителя, а инвертирующий входсоединен с выходом задатчика, выходтретьего диААеренциального усилителясоединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключенк выходу интегратора.