Устройство для измерения температуры

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц( 01 32 САН К АВТОРСКОМ д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР681333, кл. 0 01 К 7/32, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2775842/18-10,07, 06. 79 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее,сдвоенный камертон с полыми ветвями, запелненными двумя несмешивающимисятермометрическими жидкостями с различной плотностьЮ и границей раздела всредней части ветвей камертона, сбор,Я 1052888 ники термометрической жидкости, выполненные в виде сильфонов, установленныев основаниях камертона и размещенныев герметичных камерах, сообщающихсячерез капилляр с термобаллонами., заполненными инертным газом, систему возбуждения колебаний камертона и систему регистрации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, вустройство дополнительно введен второйкамертон, имеющий общие с первым основания и ветви, расположенные в плоскооти, перпендикулярной плоскости ветвейпервого камертона, причем ветви обоихкамертонов выполнены эллиптического сечения и их большие оси параллельныИзобретение относится к термометриии может найти применение в устройствахконтроля и измерений,Известно устройство для измерениятемпературы, содержащее Одинарныйтрубчатый камертон, заполненный двумянесмешивающимися жидкостями, сборникжидкости, выполненный в виде сильфонаи сообщающийся с основаниями камертона, систему возбуждения и съема коле Обаний, цепь обратной связи, выполненнуюв виде последовательно соединенных генератора опорной частоты, смесителя частот, фильтра низких частот, интегрирую-.щего дискретно-аналогового преобразователя, пропорционального преобразователясичы, шток которого связан со сборникомтермометрической жидкости т,3 3,Недостатком известного устройстваявляются ограниченные функциональные Овозможности, так как устройство не. Ьозволяет производить измерения разности температур. Кроме этого, малаядевиация частоты колебаццтЪ снижаетчуВстВительность устрОЙствае7 Наиболее близким к ттзобрететито является устройство для намерения тсм- ПЕРатУРЬ СОД 8 РжаЩЕЕ СДВОЕННЬтй. Ка: мартон с польми ветвями, заполненными 3 О двумя несмешивающимися термометрцчео- КИМИ жИДКОСтЯМИ С РаЗДЦЧЦой ПлотеОСТЬо и границей раздела в средней асти Вт.т вей камеРтона, СбоРники теРмо 1 етотРтттеской жидкости, вь.полтанные в виде силь- фонов, установленные в Основаниях ка- мертона ц размещенные в герметичных камерах, сообнгающцхся через капилляр с термобаллоцами, заподненнымц инерт- ным газом, систему возбуждения коле= баний камертона и систему регистрации 23Недостатками такого устройства являются существенно нелинейная харакЛ терцстика преобразования разности тем.ператур в частоту, а также позиционная ошибка, вызванная изменением давления гидростатического столба жидкости прц цзменентц 1 ориентации камертона в прост-гр ранстве, Кроме того, устройство характеризуется низкой чувствительностьо, обусдовде 1 шой круглым сечоттцем ветви камер рона. Д 1 я повышения чувствцтед ности необходимо уменьшать толщину стенки ветви камертона, что ограничи-. твает диапазон измеряемых температур, так как допустимое давление в трубке ветви камертона зависит От ее толщины,Цель изобретения - повышение чувст. витедьцостц и точности измерений,ПостаВ 118 нттаЯ ЦЕЛЬ ДОСТЦГаетСЯ тРем, что в устройство для измеренц."тет,=- П 8 РаТУРтет, СОД 8 РЖаЩ 88 СДВО 81)етцтт: 1"ВМЕРЗ тон с полыми ветвями заполненный дВумя несмешивактщцмися термометоическими жидкостями с различной плотностью и гратттщей раздела в средней части вж= вей камертона, сборники термометрцчео,котй жидкости, выполненные в виде силь- ФОНОВ, УСтаНОВЛЕННЫЕ В ОСНОВтНИЯ:т Камертона ц размещенные в герметичных камерах, сообщающихся через;ап.тттдяртермобалттонами запоттрчте тт,тц тт, .г,. , ЦътМ ГДЗОМ,. СИСТЕМУ ВОЗОУГДОНЦ; еле= банцй камертона и систему рет.Стратцц, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ВВ 8 Деи Вт;:,.тй КаМ 8:ТОН.цмеютций общие с первым Осн: - :.анця и ветви, расположенные в:11 ос.ос; 11, перцетдтткудярной пдоскос ри ветв 811 первого камертона, причем ветви обоих КВМЕРтОНОВ ВЫЦОЛНЕЦЫ ЭлдттптияеСКОГО С ттеттЧт 1 Ч ИХ бОЛЬШИЕ ОСИ тттарадеттт=НЫ ттртур цру 1 уТакое выполнение позволяет повыситьЧ УВСТВИТЕЛ 1 еЦОСТЬ ЦЗМЕРЭ.Цй, т,."-:.КаК.юмент ицериии ветвей эдд:-,тттчесогоСЕЧЕНця Прц КОЛЕбацИИ НХ Отнооцтедт1 О Мадой ОСИ Сетт 18 НИЯ В НРСКОЛЬКС РаЗбольше, чем у круглой ветки с тгэй жеПДОЩаДЬЮ ОтВЕРСТЦЯ В Сенеттци, . -О жевремя момент инертпти ветвей второгожмертона прц колебании цх Отцасцтедтпо большой Оси сечетИя в цескотт-тго разМЕНЬШЕ, Ч 8 М У тРУбКЦ КРУГЛОГО СЕЧЗНИЯеСЛЕдОВатЕЛЬНО, ЧуВСТВИтедьНОСТЬ К ИЗмененцю температуры возрастает, ,нес -мотря 1;:а вычитания частот камертонов вдифференциальной схеме, Гтри этом Обакамертона обладают одинаковой ч твствцтедьностью к неинформатцвным параметрам, действия которых взацмо 11 омпенс 1:.руются в дифференциальной схсме,На фиг, 3, показано устройство, общийвид; на фиг, 2 - разрез Л-А на фцг. 3УстРойство содеРжит коРпУс 3.т в геРметцчных отсеках которого установленысильфоны 2 и 8 .Эаподнеттцпте термомеъ.Ртттт ЕСКИ 1,.1 жт; ", КочТЯ 1 И тРВЗДтт 1 Чей ЦдетНОСТЬ, ГРаНЦЦа 4 РаЗДеда КОТОРЫт., 1 атОдится в средней. части термочувствитедь.ного элемента. Гтоследний выподнен в виде двух сдвоенных камертонов 5 и о,имеющих общие основания 7 ц 8 и ветви 9 и 3.0, расположенные в Одной плоскости, перпендикулярной плоскости ветвей 3.3. и 32 другого камертона, Все1052888 40 45 50 ветви выполнены ио трубок эллиптичеокого сечения, большая ось о и малаяось 1 з которого для всех камертонов со ответственно параллельны, Рля возбуж-:дения колебаний первого камертона .яедусмотрен возбудитель ." 3 колебаний иприемник 14 колебаний, включенный вцепь усилителя 15. Ддя возбужденияколебаний второго камертона предусмотрен возбудитель 16 колебаний и приемник 17 колебаний, включенные в цепьусидитедя 18 по обычной автогенераторной схема, Выходы систем возбужденияколебаний обоих камертонов включены,на вход д .ференциадьной измерительнойсхвмт-. состоящей из последовательновключенных смесителя 19 ас тот, фидьра 20 низких частот и частотоме", 2",Заполняющие камертон жидкости могутбыть термометр. чес.".,; ми, тогда сбор ики этих жидкостей входят в непосредственный контакт с измеряемыми средаьли,Однако с цель.О повышения чувствитед .ности внутренние полости отсеков 22и 23 корпуса, в которых установленъ 1сильфоны, сообщаютс я через капилляры 24 и 25 с термобаллонами 26 и 27,заполненными, например, инертным газом (азотом),Устройство работает следующим об.разом,Термобаллопы 26 и 27 помещаютсяв точки объекта измерения с различнымитемпературамч. Если, например, температура термобалдона 28 больше, . то дав ление газа в полости 22 больше, чемв полости 23. В результате этого сильфон 2 сжимается, вытесняя одну изжидкостей в ветви камертонов 5 и 6,при этом вторая жидкость вытесняетсяиз ветвей камертона в сильфон 3, Еслимасса первой жидкости на единицу объема, т, е. ее массовая плотность больше, чем у второй жидкости, то массыветвей обоих камертонов возрастают.При этом ветви 9 и 10 камертона 5с помощью приемника 14 колебаний, усилителя 15 и возбудителя 13 приводятся в режим автоколебаний и их частотауменьшается, Чувствительность к изменению массы у ветвей 9 и 10 высока,так как ось их колебаний проходит ч.рез малую ось 1 о элдиптического сецзнияветвей. Возрастает также масса вввейкамертона 6, однако ветви 11 и 12 этого камертона имеют. меньший, чем у,ветвей 9 и 10 ь Омент инерции сечения,так хак Ось их колебаний проходит черезось о: сечения. Поэтому частота колебаний камертона 6 практически не изменяется с увеличением массы ветви. Камер;он 6 с цомощьюэлементов 13, 14и 15 возбуждается аналогично каме.тону 5, ,и Оазность частот колебаний 10 обоих "мертонов вь 1 целяется в смесителе 21, ф льтре 20 и измеряется частотомером 21, програцуированным в единицах измеряемой разности температур.При работе устройства на камерточъ 5 и 6 влияют также неинформативныв-.:аоамето.:., таки,"- как изменения модуля у:р;угости материала камертона изме:е.,.-. давления заполняющих камерто;:,: ермометрических жидкостей, изме ения пространственной ориентации датчика, з:, е.;:ения этих параметров вызываетОдинаковые уходы частот камертонов 5и 6, которые взаимокомпенсируются всмесителе 19. Поэтому выходной чао тотный сигнал зависит только от измеряемой разности температур. Выборомсоотношеиий осей с и Ь можно добитьсянеобходимой чувствительности к температуре при,заданной площади отверстияветви та :.увств 1 тедьность больше,чем чувствительность круглой трубкидаже при оптимальной толщине ее стенки.Возможен вариант выполнения усъройства, когда общее основание камертонов заполнено одинаковыми жидкоо ф 35тями, а сборники -ермометрической жидкости расположены на двух других оонованиях,Изобретение в:;годно отличается от целого класса измерителей температуры,основанных на преобоазовании температуры в частоту колебаний путем изменениямассы резонатора за счет расширениязапо;ня.ощих его термометрических жидкостей, так как в предлагаемом устройстве резонатор выполнен в виде двухсдвоенных камертонов, имеющих ветвиэллиптического сечения, что позволяетувеличить чувствительность и, вычитаячастоты камертонов в смесителе, скомпенсировать влияние нецнформативныхпараметров, При этом устройство можетработать в условиях ускорений, вибраций, изменений ориентации в пространстве,1052888 Составитель Ю. АндрБезродная Техрец М,Наць нинов 8846/36 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж 35, Ра Подпи с/5 ул. Проектная,илиал ППП "Патент, г. У митета СССР тий ушская наб., д орректор В. Гирняк