Устройство для измерения температуры

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Ил. 6 01 К 7/32 с присоединением заявки Мо Государственный коюитет СССР по делаю изооретений и открытийДата опубликования описания 050480(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения температуры путем преобразования ее в частоту колебаний.Известно устройство для измерения температуры, содержащее центральную и боковые перемычки, крепящиеся к ос нованию и выполненные в форме сдвоенного камертона с различными температурными коэффициентами линейного расширения (Ц .Недостаток устройств а - сложная конструкция термочувствительного элемента.Известен"термометр, содержащий, термочувствительный элемент, выпол.ненный в виде консольно закрепленного многослойного стержня с нечетным числом продольный слоев из материалов и с разнйми температурными коэффициен 2 О тами линейного расширения. Причем слои расположены симметрично относи. телЬно центрального слоя, а сечениестержня симметрично относительно плоскости поперечных коле 5 аний и плос 25 кости, перпендикулярной к ней 2)Недостаток устройства - сложность и нетехнологичность конструкции термочувствительного элемента, а такжеЗО существенная нелинейность функциипреобразования температуры в частоту.Наиболее близким по техническойсущности является преобразовательтемпературы в частоту, содержащий консольно закрепленный биметаллическийтермочувствительный элемент, систему возбуждения и съема сигнала. Чувствительный элемент выполнен в видебиметаллического стакана с двумядиаметрально противоположными продольными вырезами 13),Йедостаток такого преобразователя - сложнбсть конструкции термочувствительного элемента и линейнойхарактеристики выходного сигнала.Цель изобретения - упрощениеконструкции термочувствительногоэлемента и линеаризация характеристики выходного сигнала.Цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен ввиде упругой трубки эллипсообразного сечения, вдоль одной из осейкоторого по всей длине трубки установлена плоская вставка из материала,с большим, чем у трубки, температурным коэффициентом линейного расширения, при этом термочувствительныйэлемент крепится к основанию выступающим за трубку Концом вставки.Устройство дополнительно сйабженосистемой возбужденйя и съема"сигна-ла, при этом возбудитель и приемйикколебаний каждой иэ систем расположены вб взаимно пенпендикулярныхплоскостях, проходящих через большуюи малую оси эллипсообразного сечениятрубки.Такое выполнение термочувствительного элемента позволяет производитьпреобразование температуры в частотуколебаний путемизменения моментовинерции упругой трубки в двух плоскос-тях ее колебаний, причем в одной изплоскостей момент сечения возрастаетза счет температурного удлиненияпод действием вставки, например большой оси сечения, а в другой уменьшается за счет сокращения при этоммалой оси сечения, В результате сохРаняегся высокая чувствительность,упрощаетСя конструкция термочувствительного. элемента. За счет вычитаниячастот колебаний трубки в двух плоскостях ее колебаний значительно линеаризуется Функция преобразования температуры в частоту и возрастает чувствительность.На Фиг. 1 изображено устройство,общий вид; на фиг. 2 - вставка; на 30фиг. 3 - вставка с тонкостенной,трубкой, разрез А-А на фиг;1, видсверху .Устройство содержит вставку 1,выполненную за одно целое с упругим 35круглым элементом 2, на конце которого может быть установлен теплообменник 3, Вставка выполнена изматериала с большим коэффициентомтемпературного Расширения, напРимеР 40никеля, На вставку 1 надевается упругая тонкостенная трубка 4, напримериз стали 35 ХГСА (термочувствитель-.ный элемеНт показан в сборе), эллипсообразного сечения. Трубка крепитсяк основанию 5 выступающим концом 45вставки, Для возбуждения колеоайййи съема сигнала в плоскости,проходящей через ось в, предусмотренывозбудитель б колебаний -и йрйемнйк7 колебаний, которые могут быть емкостными или.электромагнитными,включенные по автогенераторной схеме .в цепь усилителя 8, Длявозбужденияколебаний в плоскости, проходящейчерез ось а, предусмотрены возбудитель.9 колебания и приемник 10 колебаний, которые могут быть "выполненымагнитоэлектрическими или емкостными,включенные в цепь усилителя 11 поавтогенераторной схеме.Устройство работает следующимобразом.Трубка 4,устанбвЛенная "наугФугомэлементе 2, йриводится в "режим автоколебаний с помощью приемника 7, возбудителя 6 (колебаний) усилителя8 и возбудителя 9 с частотой Й вплоскости, проходящей через ось в,причем частота колебаний определяется соотношением г гр4 2 г йъ щ где ЛК Э постоянная;- жесткость элемента;- момент инерции поперечного сечения относительно оси ОУ;Е модуль упругости материала встав",и;щ ,щ - масса единицы длинытрубки и вставки соответственно;длина вставки, и увелич вается при возрастании Ь = Ь (1+6) с увеличением температурымомента инерции,где Ь - начальная длина большой оси;с - коэффициент температурногорасширения вставки;т. - температура.Частота Е автоколебаний трубки,проходящая в плоскости через а, возбуждаемая с помощью приемника 1 О,усилителя 11 и возбудителя 9 колебаний, с увеличением температурыуменьшается, так как происходит растяжение .упругой трубки вдоль оси ОХс уменьшением длины а и момента инерции 3 при этом Лгг к ЕТг формула изобретения 1. Устройство для измерения тем- пературы, содержащее консольно закреп. ленный бйметаллический термочувствительный элемент, систему возбуждения и съема сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, с целью упрощения конструкции термочувствительного элемента и линеаризации характеристики выходногб сигнаяа, термочувстви" тельный элемент выполнен в виде упру" Разностная частота колебаний Й -Й2 линейно зависит от температуры.Предлагаемое устройство отличается от известного простотой конструкции, чувствительностью и линейной характеристикой преобразования.Изобретение может быть использовано для измерения температуры в труднодоступных йестах, например колодцах, в нефтехимической промышленности.7 26439 Составитель Г. МухинаТехред О,Андрейко Коррект актор А, Павлюк Скворцова Тираж 713 ЦНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, ЖПодписноеомитета СССРоткрытийая наб., д 4/5 аказ 867/2 енного етенийРауш 1Филиал ППП Патентфг, Ужгород, ул. Проектная,4 гой трубки эллипсообразного сечения,вдоль одной из осей которого по всейдлине трубки установлена плоскаявставка из материала с большим, чему трубки, температурным коэффициентом линейного расширения, при этомтермочувствительный элемент крепитсяк основанию выступающим за трубкуконцом вставки,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено системой возбуждения и съема сигнала, при этом всзбудитель и приемник колебаний каждой из систем расположены во взаимноперпендикулярных плоскостях, прохо;,дящих через большую и малую осиэллипсообразного сечения трубки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2548293/18-10,кл. 6 01 К 7/32, 02.11.77.2. Авторское свидетельство СССРР 346599, кл, О 01 К 5/56, 23.12.70.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2596096/18-10,Ыл, 0 01 К 7/32, 31.03,78 (прототип)