Датчик температуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 979889(22) Заявлено 01. 06, 81 (21) 3294178/18-10с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 07.12,82. Бюллетень М 45Дата опубликования описания 07.12. 82 Р 1 М К з 501 К 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Центральная аэрологическая обсерватория(54 ) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения стационарной температуры жидких и газообразных сред.Известен датчик температуры, содержащий корпус, измерительный преобразователь в виде, например, катушки индуктивности 1.Такие датчики конструктивно просты, но имеют большую инерционность за счет протяженности провода катушки и его значительной массы и низкую точность из-эа большой собственной температурной погрешности.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик температуры, содержащий корпус, размещенные к нем термочувствительный элемент и электрические преобразователи. Электрические преобразователи - измерительный и компенса ционный - выполнены в виде катушек индуктивности, включенных дифференциально, а термочувствительный элемент размещен в магнитном поле измерительной катушкйНаличие термочувствительного элемента позволяет повысить быстродействие датчика, так как элемент можно изготовить малой массы и большойплощади, что обеспечивает мгновенныйтеплообмен с контролируемой средойнезависимо от характеристик катушек,а дифференциальное включение катушек позволяет повысить точность 2 ),Однако точность. указанного датчика тем не менее недостаточна, поскольку электрические параметры, например индуктивность компенсационной 1 не нагруженной термочувствительным элементом ) и измерительной(нагруженной термочувствительнымэлементом 1 катушек в процессе измерения температуры среды меняютсяпо разному.Целью изобретения является повышение точности, измерений за счетисключения погрешностей, вызванныхразогревом преобразователей и изменением электрофизических свойствтермочувствительных элементов.указанная цель достигается тем,что в датчик введены размещенные вкорпусе втулка и второй термочувствительный элемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде электропроводных мембран,жестко закрепленных на торцах втул- ЗО ки, а преобразователи установлены510 30 также запас прочности материала втулсвойств мембран, что значительно повышает точность измерений датчи 35 ком. Формула изобретения 40 выше нормальной находится в нейтральном положении, а при температурениже нормальной - прогибаетсявовнутрь втулки. В этих случаях просо стороны торцов втулки и отделены от мембран диэлектрическими прокладками равной толщины, причеммембраны выполнены из материалов сидентичными упругими свойствами ис различными значениями температурных коэффициентов линейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного расширения которого равна среднему арифметическомузначению температурных коэффициентов линейного расширения материаловмембран. На чертеже схематически изобрежен датчик температуры,Датчик содержит корпус 1, размеценную в нем втулку 2, жестко при-, крепленные к ее торцам электропро: водные мембраны 3 и 4, с наружной стороны которых через диэлектрические, например керамические, прокладки 5 и б равной толщиной установлены электрические преобразователи 7 н 8, например включенные дифференциально катушки индуктивности (подводящие проводники на чертеже не показаны).Прилегающие к мембранам прокладки, разность значений температурных коэффициентов линейного расширения о материалов мембран и втулки, а ки обеспечивают термовыпучивание( перемещение) центров мембран отсвоего нейтрального положения, соответствующего нормальной температуре, равной 20 С, только по осиво внутрь втулки, т.е. в сторону,противоположную от преобразователей,При этом расстояние между мембранами превосходит значения возможныхперемещений мембран, обусловленныхтемпературной деформацией, В зависимости от отклонения измеряемойтемпературы от нормальной каждаямембрана совместно с преобразователем может быть как измерительной,так и компенсационной, Так мембрана,у которой коэффициентматериала больше значения коэффициента К материала втулки (положительная разность о ) при температуре выше нормальной, прогибается вовнутрь втулКи, а при температуре ниже Нормальной находится в нейтральном положении, но также в напряженном состоянии за счет больших температурныхдеформаций материала мембран посравнению с материалом втулки. Мембрана, у которой значение коэффициента а меньше значения коэффициента с материала втулки (отрицательная разность о), при температуре гибающуюся мембрану и размещенныйот нее через прокладку преобразователь называют измерительными, а находящуюся в нейтральном положениимембрану и размещенный от нее через прокладку преобразователь - компенсационными. Преобразователи могут быть емкостными, индуктивнымии др. Жесткое крепление мембран квтулке возможно достичь сваркой,пайкой и т.д. Датчик работает следующим образом,Р"ледствие отклонения температуры контролируемой среды от нормальной ( 20 С ) одна из мембран прогибается, в результате прогиба той или иной мембраны между мембраной и электрическим преобразователем образуется зазор. Изменение зазора между преобразователем и мембраной приводит к изменению электрических параметров преобразователя, а следовательно и сигнала на выходе датчика. По степени изменения сигнала с датчика судят об изменении темпе 5 ературы измеряемой среды. Использование двух термочувствительных элементов и дифференциальное включение преобразователей позволяют исключить погрешности, вызванные разогревом преобразователей,и изменением электрофиэических датчик температуры, содержащий корпус, размещенные в нем термочув" ствительный элемент и электрические преобразователи,о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше 45 ния точности измерений за счет исключения погрешностей; вызванныхразогревом преобразователей и изменением электрофиэических свойствтермочувствительных элементов, в не.-.го введены размещенные в корпусе 50 втулка и второй термочувствительныйэлемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде элект.ропроводных мембран, жестко закрепленных на торцах втулки, а преобразователи установлены со стороны торцов втулки и отделены от мембрандиэлектрическими прокладками равнойтолщины, причем мембраны выполненыиз материалов с идентичными упруги- бО ми свойствами и с различными значениями температурных коэффициентовлинейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного рас ширения которого равна среднему ариф.979889 Составитель Г. ИухинаТехред Т;фанта Корректор Г. Огар Редактор В. Данко Заказ 9344/28 тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул, Проектная, 4 метическому значению температурныхкоэффициентов линейного расширения,материалов мембран.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 172086, кл. 6 01 К 7/16, 1963.2. Авторское свидетельство СССР В 393621,кл. 6 01 К 7/00,1971 (прототип).