Датчик температуры

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Соаз Советских Социалистических РеспубликК .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Зависимое от авт. овгсдетельства Ле -Заявлено 17.Н.1968 ( 1249481/18,. 421, 8/О Комитет по деламзобретеннй и аткрытири Совете Министрое Пр порите 111 К 6 011 с 7/16хД 1 х 536 531/ 532(088.8 Воллегеньпублисовапо 14,Х.197 11 ата опубликования описания 27.1.197 Авторыизобретения. И. Колодий и А.-П. И, Бя 1 тдыт 1 тдьл аявитель ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУР. присоединением заявки Ло Изобретение относится к области температурных измерений,и хосет быть применено там, где необходимо расширить динамическую полосу пропускаия термометра, что имеет место при измерении нестационарцых те",- ,7 ОВЫХ ПРОЦЕССОРОВ.Динамическая погрешность обусловлона тепловой инерцией термометра и зависит, в основном, от его конструкции и величины теплоотдачи между измеряемой средой и термометром.Чувствительный элемент у большинства технчессих термометров представляет собой цилиндрический каркас из керамики, в каналы которого помещена спираль из,платиновой проволоки. ь 1 увствительный элемент помещен в защитную арматуру. Всличтпа минимального показателя тепловой инерции составляет примерно несколько секунд, а прп уменьшении теплоотдачи показатель увеличивается. Например, в условиях спокойного воздуха показатель составляет несколько десятков минут,Укязанцые величины показателя тепловой инерции становятся неприемлемыми с точки зрения измерения нестацпопарпых процессов, так как всегда имеет место динамическая погрешность измерения температуры и тем большс, чем больше показатель тепловой инерции. Уменьшение показателя тепловой инерции путем обычного изменения конструкции термометра (ухепьшенис толщины стенок, увелпчение площади соприкосновения и др.) в конце концов исчерпывает все возможности, так как конструкция обусловлена механической прочностьо, зависящей от параметров среды,Для уменьшения динамической погрептностп в существующих измерительных схемах применяется метод динамической коррекции, основанный на включении инерционного звена с такой передаточной характеристикой, что суммарная динамичеокая погрешность звена и термом етра уменьшается.11 едостатсп указанного способа заключаются в том, что уровень выходного сигналя после преобразования уменьшается; требуется наличие дополнительных усилителей, охваченных специальными обратными связями, прп этом соррестируощие звенья настроены на определеннуо величину тепловой инерции, хот в процессе эксплуатации усазанная величина хокет изменяться в широких пределах.Существует коррекция динамической погрешности системой комбинированных термоп 17 ехников, вк 7 очепных специальным оразом в изхерите.льнуо схему. Недостатки даппоц коррекции заключаются в наличии второй дополнительной схемы и двух термопрпемциков, сугубо предназначенных для коррекции основного термоприемцика.Предлагаемый датчик отличается тем, чт спай термопары размещен в части арматуры с минимальной тепловой инерционностью и удаленной от ооцовной ее матиссы, а холодные концы термопары расположены внутри основной массы арматуры в непосредственной близости от чувствительного элемента термометра сопротивлени 51, причем одвн вывод термопары соединен с выводом термометра сопротпвлс Ипя. Такая конструкция позволяет повысить точность измерений и снизить инерционность прибора,1-1 а фиг, 1 показана конструкция датчика; на фиг, 2 - однц из вариантов схемы включения; на фпг, 3 дана характеристика датчика,ИЗОЛИрова 11 ПЬ 1 Й ГоряиЙ Сияй ТС). Оярэнаходится в .конечноц части зящитцоц арматуры, удаленной от основанной массы тср 1 сн 1 етря и имеющей малую величину локальной топловой инерции, Пра 1 тически последняя может быть доведена до долей секун 5 ды. Холод 1 пые концы термопары 2 находятся во внутренней части чувствительного элемента 3. Один из копцов термопары соединен с оомоткой элемента 4, второй имеет выводной проводник 5,Один пз вариантов схемы включения данного терОметра показан па с 1)иг. 2. Для ця глядности работы описанной конструкцщ термометра примем, что техспература среды изменилась скачкообразно (фиг. 3, с).Рассмотрим изменение выходного сигнала измерительной схемы в отдельности: за счег изменения сопротивления, за счет пз)енеци 51 терд 1 о-э, д. с, развиваемой термопарой, а также суммарный эффект.Сопротивление чувствительного элемента изменяется по экспоценциальцому закону (фпг, 3, б); постоянная времени определяет тепловую иНерцию термометра без коррекции. Изменение термо-э. д. с, развиваемой термопаройпоказано,на фиг. 3, в, Область ОЛ характеризует нагрев горячего спая термопары, так как при пере;содны.с процессах всегда имеется градиент температуры между горячим и холодным коццямп термопары. По мере прогрева чувствительного элемента термо-э, д. с термопары уменьп 1 ается, так как исчезает градиент температуры (область АВ). Прп дости)кении стационарного режима термо-э. д. с. равна ну;1 о.Постоянная времени горячего сная термопары намного меньше спостоянцой времени холодсных 1 оццов термопары, при этом посто Иная Времени холодных кошньв термопяры равна постоянной времени 1 вствительцогоэлемента, так как холодные концы термопарыразмещены на том же расстоянии от поверхности, что и теплочувствительпая обмотка термометраа сопротивления.Из фпг, 2 следует, что напряженце ца выходе измерительной схемы равно сумме те 15- мо-э. д. с и напряжения разбаланса моста зясчет изменени 51 сопротивления. Следовательно,1 просумь 1 ировяв Ординяты криВъх, данны няфиг. З,б и З,в, получим изменопсе напря)ксния при скачкообразном изменении температуры (см. српг. З,г).Из,кривой, данной па с 1)иг, 3, г, следует,1 г, что тепловая инерция тер)1 оетра с 1 ррстирована таким образом, что постоянная времени напряжения ца выходе измерительно 1 схемы определяется инерционностью горячегосная гермопары, термо-э. д, с., которой в стя)1 циоцарном режиме равна пулк 5.Осггимальцый вариант коррекции выполняется приусловии, чсо термо-э. д. с., воз 1 И 111 Ог1 ця 51 прп разности темперятур В 1 С ме)кдуГОр 511 им и Олод.5 ымп консями тс 1)мопярь 1,)5 равна напряжению разбалапса за счст изменения сопротивления термометра ца ГС,Е эс - :И к 1где- ток, протекаОсцис через термометр,З 1 к - коэффициент пропорциональности,зависящий от измерительной схемы вторичного прибора.Прц необходимости можно применить двецли более термопар, соесдиненных последоцяз,) тельно и размещенных соответству 1 осцим образом.Предмет изобретенияДатчик температуры, содержащий термопару и чувствительный элемент термометра 41 сопротивления, размещенные в общей защитной арматуре, огличпОсцасся тем, что, с целью ЦОВэ 1 ШСЦП 51 ТОЧЦОС 1 и ПЗМСРСПИИ и ПОНПЖСЦЦ 5 инерционности, ОЯй термопары размещен В части арматуры с минимальной топловой инерционностью и удаленной от основной ее массы, а холодные концы термопары размещены внутри основной массы арматуры в непосредственной близости от чувствительного элемента термометра сопротивления, причем один вывод термопары соединен с выводом термо мстра сопротивления,ирак 480 Когитега го дсг 1 и 300 регеиги и (и крь и Пр Москва, Ж, Раушскал иаб., д. 4 оаа горская г иогр а фг Заказ 6 Г 1.111 И ИП Соствигель ДуосонТскрсд Л. Я. Левина