346599

ОПИС ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Ч, Кл, 6 011 5/56 присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 28.И 1,1972. Бюллетень2Дата опубликования описания 4 Л 111.1972 митет по лелем изобретении и открытипри Совете МинистровСССРЧК 536 5(088 8 Авторизобретения роектно-конструкторскийефтяной и газовой 3 аявител сесоюзныи научно-исследовательскии и институт комплексной автоматизации промышленностиТЕРМОМЕТР ными коэффициентами линейного расширен;)я, причем слои с одина.овым тех)пературцы оэффициентом линейного расширения располокецы симметрично относительно центрального слоя, а сечение стержня - симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и плоскости, перпендикулярной к ией.Такая конструкция приводит и появлециьо в вибрирующем стержне при изменении температуры внутренних напржеций, повышаюьцих чувствительность измерений.Иа чертеже схематически и.)ображец описываемый термометр.Стержень 1 выполнен из продольных слоев 2, 3 и 4, прочно соединенных друг с другом, Слои 2 и 4 выполнены из материала с одинаковым температурным коэффициентом лцейного расширения а, отличным от коэффициента а материала слоя 8. Стержень 1 закреплен консольцо в основании ыр)чиого корпуса 5. Система возбукдсиия ио)те 1)ечцых колебаний стержня 1 и съема сигнала состоит из элекгромагцитов б и Т, подключенных соответст венно ко входу и выходу усилителя 8. Выход усилителя 8 подсоединен непосредственно или через линию связи ко вторичному прибор (частотох)еру) 9.При изменении (наприер, цовыи)еции) температуры среды, окружакицсй термометр, цовыситс 5смпсраоа )и)и)мк)пего стсржИзобретение предназначено для дистанционного измерения температуры и может бытьиспользовано при измерении температуры втруднодоступных местах, например, в скважинах,Известны дистанционные термометры, преобразующие измеряемую температуру в частоту переменного тока, содержащие консольнозакрепленный термочувствительцый стержень,систему возбуждения вибрации стержня и систему съема сигнала, Зависимость собственной частоты колебаний такого вибрирующегостержня от температуры определяется зависимостью от температуры модуля упругости егоматериала. 1Известные термометры характеризуютсянизкой чувствительностью, которая объясняется отсутствием в вибрирующем стержне внутренних температурно зависимых напрженю),в результате чего изменение собственной частоты колебаний вибрирующего стержня, обусловленное изменением температуры, определяется только соответствующим изменениеммодуля упругости материала стержня, а, какизвестно, величина температурного коэффцциента модуля упругости чрезвычайно мала.Для повышения чувствительности в предлагаемом термометре вибрирующий стерженьвыполнен многослойным с нечетным числомслоев из материалов с разными температур40 45 50 ця У, что привсдет к его удлинению. Слои 2, Л и 4, имеющие разные коэффициенты сг, по. лучат разное удлинение. а так как слои прочно соединены друг с другом, то слои с меньшим коэффициентом сс получат дополнительное удлинение в результате действия на нцх слоев с большим коэффициентом; На последние, в свою очередь, будут действовать силы сжатия со стороны слоев с малым коэффицпсн.Ом . ВозццкаОщце в стержне вг 1 угреццие цапряссцц 51 лзелцч 1 ваОт его поперечную ц продольную жесткость и, соответственно, сооствеццу 10 1 ястоту ко,сбанц стср 5 сця. Прц колеояцц 51 х стсрж 115 В электРОягнцте 6 наводится перемеццая э.д.с. с частотэй, равной частоте собственных колебаний стеркня. С выхода усилителя 8 усиленный сигнал поступает на электромагнит 7, который синхронно с собственной частотой колебаний раскачивает стержень. Этот жс сигнал поступает через линию связи на вторичный прибор 9. Описанный термометр может работать и в режиме запрос - ответ, в котором колебания стерсня 1 цозбуждаОтся при прохождении через обмотку электромагнита импульса постоянно- ГО тока, зятем этОт же электромяГнит подклю. чается ко входу частотомера, который измеряет собственную частоту затухающих колебаний стержня, В том ц в другом режиме частота собственных колебаний пропорциональна измеряемой температуре,Симметричное расположение боковых слоев относительно центрального слоя исключает появление цзгибных усилий, как это имеет место в биметаллических термочувствительных элементах. Прочное соединение продольных слоев стержня исключает какое-либо перемещение одного слоя относительно другого, Разница в величинах коэффициентов линейного расширения соседник слоев приведет к появленшо в активных слоях (имеющих больший коэффициент я) внутренних напряжений сжатия, а в пассивных слоях (слоях с меньшим соэффцциентох я) - внутренних напряжен;й растяжения. Равнодействующая внутренних сцл будет направлена вдоль продольной оси стержня и приведет к увеличению поперечнон жесткости стержня, значительно превышающей изменение поперечной жесткости однород. ного стержня, лишенного внутренних напря. жений, у которого оно пропорционально кор 10 15 20 25 30 35 шо квадратному из температурного изменения модуля упругости материала стержня.Центральный слой мохкет быть как активным, так и пассивным. Далее чередуются пассивные и активные слои, 111 инимальное число слоев - три. Увеличение числа слоев позволит получить более равномерное распределение внутренних нацрягкенцй.:Задавая продольныс жесткости актв 1 ьх слоев .НОГО Оольше жесткостей пассивных слоев, можно добиться, что пассивные слои будут почти полностью повторять удлицеш 1 е активных слоев, т. е. стерясець будст работать в регкпмс изх 1 ерегНя удлинения, и., наоборот, задавая продольные 5 КЕСТКОСТИ ПЯССИВНЫХ СЛОЕВ МНОГО ООЛЬШЕ ПРЭ- дольных жесткостей астивих слоев, можно добиться работы стержня в режиме измерения силы,Поперечное сечение стержня может быть любым: прямоугольным, круглым, овальным и т. д но обязательно симметричным относи. тельно двух взаимно перпендикулярных плоскостей поперечных колебаний. Соотношение высоты и ширины поперечного сечения стержня должно быть таким, чтобы обеспечить наи. меньшую поперечную жесткость в выбраннэй для работы плоскости поперечных колебаний стержня, Слои в поперечном сечении могут быть как замкнутыми (например, серия концентрических колец для стержня круглого сечения), так и незамкнутьпги, которые могут быть расположены как перпендикулярно, так и параллельно выбранной плоскости поперечных колебаний. Предмет изобретения Термометр, содержащий консольно закрепленный термочувствительный стержень и систему возбуждения вибрации стержня и съема сигналов, отгичаюиийся тем, что, с целью повышения чувствительности, стержень выполнен многослойным с нечетным числом прэдольных слоев из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, причем слои с одинаковым температурным коэффициентом линейного расшире. ния расположены симметрично относительно центрального слоя, а сечение стержня - симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и плоскости, перпендикулярной к ней.346599 оставитель М. фримште Техред Л, Богданова ктор О. Тюрина ейфиц едакто пография, пр. Сапунова, 2 аказ 2479/3 Изд.1076 Тираж 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб д. 4/5