Способ определения температуры и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 50 4 с 01 К 5/32 ИЯ ТВ ехни- Энер ниче ерго" РАТУРЛЕНИЯизмерения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМП И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ (57) Изобретение относится к тельной технике. Цель изобре 80144821 повышение точности определения температуры. Внутри заполненного термомет" рическим веществом баллона 1 размещен термочувствительный элемент 6. Баллон 1 через штуцер 2 соединен с внутренней полостью сильфона 3. Центр силь- фона 3 соединен с индуктивным преобразователем 8. Выход термочувстви тельного элемента 8 и выход индуктивного преобразователя подключены к входу вычислительного блока. Производят замеры выходных сигналов на трех стационарных тепловых режимах и определяют температуру, Приведена зависимость для определения температуры.1 ил.фИзобретение относится к измерительной технике.Цель изобретения - повышение точности определения температуры.5На чертеже изображен датчик температуры в составе схемы измерительного устройства.Чувствительный элемент датчика выполнен в виде заполненного газом бал О лона 1, герметично соединенного штуцером 2 с внутренней полостью сильфона 3 и приваренного штуцером 4 к корпусу 5. Внутри баллона 1 размещен чувствительный элемент 6 (например, термосопротивление) для измерения температуры газа.Центр сильфона 3 соединен штоком с плунжером 2, являющимся подвижным элементом магнитопровода индуктивного 20 преобразователя 8 и размещенным в приваренном к корпусу стакане 9, образующим с полостью 10 датчика герметичную отвакуумированную до остаточного давления 0,4 Па полость.г Выход чувствительного элемента о температуры и выход индуктивного преобразователя 8 подключен к входу вы" числительного блока, к блокам электронных преобразователей 11, сигналы которых через аналого-цифровые преобразователи 12 и коммутатор 13 постун пают в память вычислительного устроиства 14, а результат вычисления измеряемой температуры выводится на35 блок 15 индикации. Блок 16 управления управляет работой измерительного устройства в целом. Блоки 14- 16 состоят из типовых функциональных модулей систем автоматизации (тип У 1, У 2, ТП).Зависимость между давлением газа Р и объемом термометрической системы 7 (величиной перемещения центра сильфона Ь ) определяется законом45 Бойля-Мариотта.РН БЧ +Ч(Н+Ь+Ь )ф Бгде Р - давление газа при величинеобъема 7;5 ОР - давление газа при величинеобъема 7+,.Б - эффективная площадь сильфона;Н - высота термометрической системы датчика, приведенная кэффективной площади сильфонапри с=О;Ь - величина остаточной деформа. -ции сильфона. Тогда зависимость .между давлением Р и температурой Е газа в термометрической системе датчика с переменным объемом определяется следующим выражениемР. = Р /1+Н(2)Я+Ь+Ь огде- температурный коэффициентрасширения газа;Р 2 - давление газа нри =О.Выражение давления газа Р черезвеличину перемещения центра сильфонаЬ, определяется из уравнения равновесия силРр =РБ=Р =с Ь(3)где Гр - сила, развиваемая давлениемгаза;Гс - сила упругости сильфона;с - коэффициент упругости сильфона.Функция преобразования каналовизмерения давления и температуры вдатчике (Р; и ; соответственно) определяется выражением13 р; - а Р 1, (4)П,. =Ь е (5)где ППс - численные значения выходных сигналов каналовдавления и температуры,регистрируемые в памятивычислительного устройстваа, Ь - параметры функций преобразования,С учетом выражений (4) и (5) дляфункций преобразования измерительныхканалов давления и температуры газаи выражения (3), выражение (2) принимает вид 13 с Н 1(7)Выражение (7) описывает зависимость между неизвестными, отличными от номинальных, действительными значениями параметров а,Ъ,с на 1-м тепловом режиме.Производя замеры выходных сигналов датчика П р П , на трех стационарных тепловых рея.имах, получают систему уравнений с неизвестнымиа с 1в , - (Н + Ь ), , в :Ба О Ба 2с 1 сБ;- (Н+Ь )+1 г (- - )-1 . РР БаР Баг 1 р Ь=Р Н, 1. = 1,3, (8) имеюшую единственное решение относительно параметра Ь(Зр 11 р ) (П рг Б ю) (П рзрг) Решение уравнения (5) относительно.10 ее значения, не зависящий от параметизмеряемой температуры с учетом выра- ров а,Ь,с,Ь, а также от нестабииьжения (9) дает алгоритм вычисления ности объема термометрической системы(10) мометрической системы датчика, связанной с тепловыми расширениями элементов конструкции, с изменениемдавления газа в термометрической системе датчика и с возможной остаточнойдеформацией чувствительного элементадатчика давления, При этом повышаетсяточность измерения. Формула изобретения Р Р 1) ( Рг Р 1) (П РЪ П Р 1) Р Ь (1-ргЬ+ъ ПРП +11 р РП Пр П з)П е(11 Рз Р 1 45Измерительное устройство работает следующим образом,20Выходные сигналы измерительных каналов давления и температуры, соответствующие трем отличным друг от друга стационарным тепловым режимам объекта контроля, преобразуются в численные значения Пр Г.1, ПрБр, Б, регистрируются в памяти вычислительного устройства 14 (значение температурного коэффициента расширения газа р хранится в памяти вычислительного устройства посто 30 янно). Затем по команде блока 16 управления в вычислительном устройстве производится вычисление значений измеряемой температуры по алгоритму (10) и результат вычислений выводится 35 на блок 15 индикации. Исключается влияние на результатизмерения нестабильности объема тер 40 где Бр,Б рг,Ц р, - значения выходныхсигналов, соответс ствующие давлениютермометрическоговещества в термосистеме на 1,2 и 3тепловых режимахсоответственно;П , Б, П- значения выходных1 фсигналов, соответствующие температуре термометрического вещества в термосистеме на 1, 2 1. Способ опгеделения температуры посредством измерения давления термометрического вещества в замкнутом объеме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения температуры, одновременно с измерением давления термометрического вещества измеряют его температуру на трех последовательных тепловых режимах и по измеренным величинам вычисляют температуру е по формуле и 3 тепловых режимах соответственно;р - температурный коэффициент термометрического вещества.2, Устройство для определения температуры, содержащее заполненный термометрическим веществом баллон, герметично соединенный с упругим чувствительным элементом, о т л и ч а ю " щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено термочувствительным элементом, расположенным в баллоне, индуктивным преобразоватеЗаказ 6838/47 Тираж 607 ПодписноеВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лем и вычислительным блоком, а упругий чувствительный элемент выполненв виде нежесткого сильфона, причемвыход упругого чувствительного элемента через индуктивный преобразова-тель, а выход термочувствительногоэлемента непосредственно соединеныс входом вычислительного блока.