Устройство для измерения температуры

(22) Заявлено 05. 10. 79 (21) 2848361/18-10 Я 11 М Кп 3 с присоединением заявки Йо -С 01 К 7/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 0701,83. Бюллетень М 1 Дата опубликования описания 07.01.83 Яддледовательс ко еМой технологи оиэвбдсуваХарьковский филиал Всесоюзногоинститута литейного машиностроенияи автоматизации литейного(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО 4 ЕРЕНИЯ ТЕМПЕ РЫ ермисто е т тение относится к измерературы и может найти примеазличных областях техники Иэобрению темпеВнение в ри медицины.Известен электротермометр, содержащий термочувствительный электрическийдатчик температуры, измерительную схему, индикаторный прибор, источник. тепловой энергии и схему регулирования, обеспечивакщую поддержание заданной температуры, близ.кой к ожидаемой до момента измеренияПриближение к моменту измерения температуры датчика к температуре измеряемой средЫ уменьшает охлаждение прилегающей к термометру области среды или объекта, а следовательно, и тепловую инерцию устройства, что уменьшает время и повышает точность измерения ( 1.Недостатком этого устройства является то, что уменьшение тепловой инерции будет в значительной степени ограничено, поскольку перераспределение температуры между термометром и средой будет происходить тем медленнее, чем меньшую разность температур они имеют. Кроме того, существ иную погрешность в данном устройс ве вносят нелинейность н нестабильноеть параметров т ра и усилибеля.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры в виде двух. дифференциально выполненных термопар, одна из которых является рабо чей, подсоединенных к входу усилителя раэбаланса, вход которого соединен с входом исполнительного элемента, и индикатор 21.Однако известное устройство также обладает низким быстродействием и сложно в конструктивном исполнении,Целью изобретения является повышение быстродействйя и упрощение конструкции устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство включает две встречно включаемые термопары, одна иэ которых помещается в среде или объеме,.где измеряется температура, а другая - в нагреваемой среде прибора, преимущественно являющимся и индикатором, основанном на тепловом расширении среды, и блок усиления, ко входу которого подключаются термопары, а выход подсоединен к источ 987413нику, преобразующему электрическую энергию в тепловую, индукционная ка тушка или магнитная система индукти рующая в нагреваемой среде вихревые токи, контакты или омическое сопротивление, соприкасающиеся с нагре ваемой средой.В первых двух слуЧаях нагреваемая среда должна быть электропроводной ( в качестве ее может быть применена, например ртуть), Подключенные к на гревателю источника электрической энергии, величина которой зависит от разности температур двух объемов и становится равной нулю при выравнивании температур, и нагрев жидкой 5 опорной) среды индикатора позволит в отличиеот известного устройства подводить тепло и во время измерения, вплоть до момента выравнивания температур, При этом изменение абсолютного значения усиления усилителя, стабильность источника питания и большинства других параметров в значительном диапазоне не нарушает ра-ботоспособность устройства, Не оказывает влияния на точность измерения и нелинейность характеристики термопар.Использование для индикации теплового расширения жидкости индикатора также устраняет влияние нелинейности и нестабильности характеристик термопар. В то же время, поскольку в рабочий объем помещается слой термопары, имеющий малую массу, а нагревается объем преимущественно не - З 5 посредственно жидкая среда) индикатора, инерция устройства значительно уменьшается.На чертеже показано Устройство для 4 О измерения температуры.Устройство состоит из рабочей термопары 1, которая непосредственно или в защитном кожухе помещается в среду 1 или объем ), температура ко тоРой измеряется.Рабочая термопара соединена дифференциально со второй термопарой 2, размещенной в жидкой электропроводящей среде 3, заполняющей корпус 4 индикатора, имеющего капиллярную трубку 5 с делениями для отсчета температуры. Жидкая среда индикатора или ее часть размещается в поле индукционной катушки б, подключенной к выходу усилителя 7, вход которого соединен с разноименными выводами дифференциально включенных термопар, источник 8 питания, подключенный к усилителю. В качестве усилителя может быть применен магнитный усилитель. В некото- б 0 рых случаях нагрев жидкости 3 может осуществляться не переменным полем индукционной катушки б нагревателя, а Переменным полем электромагнита индукционного действия, в этом случае 65 катушка размещается на ферромагнитном сердечнике 9. Применение электромагнита индукционной схемы вместо индукционной катушки может быть целесообразным при питании индукцион-" ной системы невысокой частотой, например, от сети, Нагрев среды 3 может осуществляться не только индукционным способом, но и путем пропускания тока через электропроводящую жидкость или через электропроводную спираль, размещенную, например, в объеме жидкости.Устройство работает следующим образом.При размещении термопары 1 в объеме, где измеряется температура, и включении схемы термопара 1 начинает нагреваться. Поскольку при этом тер- мопарЫ 1 и 2 находятся в средах с разной температурой, появляется разностная ЭДС, которая подается на вход усилителя, и на катушке б, подключенной к выходу усилителя, начинает протекать переменный ток. появляющееся при этом переменное магйитное поле наводит в жидкой среде 3 вихревые токи и ее температура повышается. При уменьшении разности температур сигнал, подаваемый на вход усилителя, уменьшается, уменьшается и ток через катушку б, а следовательно, и нагрев жидкой среды.Таним образом, температура среды 3 увеличивается по мере увеличения температуры измеряемой среды. При выравнивании температур величина сигнала становится равной нулю и нагрев среды 3 прекращается, а по индикатору производят точный отсчет измеряемой температуры.Таким образом, непосредственный нагрев жидкости током, величина которого определяется величиной сигнала, определяемого разностью температур рабочей и жидкой опорной), и применение в качестве датчиков элементов с малой теплоемкостью, соединенных по дифференциальной схеме, дающей нулевой сигнал при выравнивании температур, обеспечивает увеличение быстродействия устройства, делает его некретичным к изменению параметра усилительного и выходного каскадов.Использование предлагаемого устройства за счет повышения быстродействия и упрощения конструкции обеспечивает экономический эффект в процессе измерения температуры во всех отраслях народного хозяйства.Формула изобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры281/27 Т ВНИИПИ Госуда по делам изо 13035, Москва, РодССР Заказ аж 87твеннетени-35,ое о комитета Си открытийушская наб.,/5 илиал ППП "Патент", г. УжгорПроект в виде двух дифференциально включенных термопар, одна из которых является рабочей,. подсоединенных квходу усилителя разбаланса, выходкоторого соединен с входом исполнительного элемента, и регистратор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия иупрощения устройства, в нем исполнительный элемент выполнен в видеиндуктивного нагревателя, в которомразмещен регистратор, выполненный в виде емкости с капилляром, заполненной электропроводной жидкостью,в которой размещен рабочий спай второй термопары. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 498512, кл. С 01 К 7/02, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 1 О 9 286286, кл. 6 01 К 5/22, 1979.