Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУ БЛИН 4 А 15 а 14 С 01 К 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Пермский и юл. В 46литехническ инстиС,А,Паера- ысить ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР тут(56) Патент Великобритании 11" 1533812 кл. С 01 К 7/36, опублик, 1978.Авторское свидетельство СССР У 1196700, кл, С О 1 К 7/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАтУРЫ(57) Изобретение относится к темп турным измерениям и позволяет пов точность измерения температуры эа счет исключения влияния на результат измерения радиуса детали, температуру которой измеряют, На вход вихретокового датчика 8 поступает сигнаЛ отуправляемого генератора 1, управляющий вход которого в режиме настройки соединен через переключатель 3 систочником опорного напряжения 7, а врежиме измерения - с выходом интегратора 2, на вход которого подаетсясигнал с выхода сумматора 4, суммирующего сигналы с выхода фазометра 6 ипервого задатчика напряжения 5. Свыходов вихретокового датчика 8 сигналы поступают иа входы фазометра 6 иамплитудных детекторов 9, 1 О, Делительные устройства 11-13, второй задатчик напряжения 14 формируют сигнал, пропорциональный температуре детали, который поступает на индикатор 15, 3 ил,Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в информационно-иэмерительных системах, а также в системахконтроля технологических процессов, 1 елью изобретения является повышение точности измерения температуры за счет исключения влияния на результат измерения изменения радиуса конт Оролируемой детали,На фиг,1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг,2 - схемауправляемого генератора; на фиг,Зсхема вихретокового датчика,Устройство для измерения темпера -туры содержит управляемый генератор1 интегратор 2, переключатель 3, сумматор 4, первый задатчик 5 напряжения,фазометр б, источник 7 опорного напряжения, вихретоковый датчик 8, дваамплитудных детектора 9 и 10, первоевторое и третье делительные устройства (ДУ ) 11-13, второй задатчик напряжения 14 и индикатор 15управляемый гецератор 1 нефиг,2) может состоять из преобразователя напряжение - частота (ПНЧ) 16, компаратора 17, двоичного счетчика 18, постоянного программируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 19, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 20,В зависимости от величины напряжения, поступающего на вход ПНЧ 16, изменяется частота треугольного напряжения на выходе ПНЧ Сигнал напряжения треугольной формы преобразуется компаратором 17 в прямоугольные импульсы, которые подсчитывают - ся двоичным счетчиком 18, при этом код на его выходе меняется с приходом каждого нового импульса, Выходной код счетчика 18 является адресомячейки ППЗУ 19, в которые записаны отсчеты синусоиды, Последние ЦАП 20 преобразуются в аналоговый сигнал,Частота синусоидального сигнала при этом линейно изменяется с изменением управляющего напряжения при линейной характеристике ПНЧ 16,Вихретоковый датчик 8 (фиг,З) может быть выполнен, например, в виде двух катушек: катушки контроля, подключенной через резистор 21 к управляющему генератору 1, и катушки холостого, хода, Каждая катушка представляет собой нетокопроводящий цилиндрический каркас, на который намотаны две обмотки: возбуждающая и из 2025303540455055 мерительная, Например, катушка контроля состоит из каркаса, на которыйпо всей длине наматывают возбуждающую обмотку 22, на которую помещаютизмерительную обмотку 23, Точно также расположены обмотки 24 и 25 катушки холостого: хода, Контролируемуюдеталь при этом помещают в катушкуконтроля, Катушка холостого хода вэтом случае остается без детали. Обмотки 23 и 25 должны работать в режиме холостого хода, Для этого входное сопротивление амплитудных детекторов 9, 1 О и фазометра 6 должно бытьвелико (ед, МОм),Устройство работает следующим образом.Первоначально осуществляется настройка устройства, В режиме настройки в вихретоковый датчик 8 помещают деталь при известной температуре, переключатель 3 устанавливают вн 11положение н , При этом на управляющий вход генератора 1 поступает опорное напряжение, Генератор 1 начинает вырабатывать сигнал первой начальной частоты Я Сигнал напряжения свыхода фазометра 6, пропорциональныйуглу сдвига фаз между сигналами вноси,мого напряжения, поступающего с катушек 23 и 25 и напряжения холостогохода, поступающего с катушки 25, подается на первый вход сумматора 4,Настройкой задатчика напряжения 5 добиваются, чтобы показание напряжения на выходе сумматора 4 было равнонулю (измеритель напряжения "на выходесумматора на фиг, не показан), Напряжение с выхода задатчика 5 напряжения косвенно фиксирует начальныйсдвиг фаэ между сигналами вносимогонапряжения и напряжения холостого хода,В делительном устройстве 11 происходит деление напряжения с выхода амплитудного детектора 9 на напряжениес выхода амплитудного детектора 10,в результате чего на его выходе формируется относительное вносимое на,опряжение ИбнюВ делительном устройстве 12 происходит деление сигнала с выхода делителвного устройства 11 на сигнал свыхода задатчика 14 напряжения,Напряжение на выходе задатчика напряжения 14 устанавливается такимчтобы на выходе делительного устройства 12 было единичное напряжение,054охода) станет равно начальному, вафиксированному в режиме настройки значению, на выходе делительного устройства 11 будет относительное вноси,к ,кмое напряжение 13=1/Гк, создаваемое контролируемой деталью.Так как на выходе задатчика 14напряжения имеем относительное вносиомое напряжение П вн от детали приоизвестной температуре, то ца выходеделительного устройства 12 имеем нао ,кПряжЕНИЕ 1 онкВнкПри этом частота Ына выходегенератора 1 будет равна(г = К 1 н к 1 5 1529При этом напряжение на выходе эадатчика 14 равно относительному вносиомому 1от детали при известной температуре, помещенной в датчик 8,5В режиме измерения температуры вдатчик 8 помс щакт контролируемую де -тадь с неизвестной температурой, переключатель 3 устанавливают в положе 11 11ние ри ри котором выход инте г р атора 2 с о ед ин я е тся с управляющим в ход ом г е; е рато р а 1 , Нагрев детали п риводит к росту выходного напряженияфа з оме тр а 6, при э том н а выходе с умм а то р а 4 появляется сигнал , о тл ич цыйо т нуля, нап ряжеци ез выходе и н т е гра т о р а 2 увеличивается, ч то приводитк росту ч а с г о т ь.ход ц ьх к ол е б а ц иигенератора 1 ,Увеличение ч а с ; о ты колебаний п рос - 2 Оходит д о т ех по р , пока разность ф а змежду входными сигналами фа з оме т р а сн е будет равна величине , з афи к с и р ованной в режиме н аг т ро й к и .В случае равенства углов сдвига 25фа з можно з а и и с а т ь ; где К - постояннь 1 коэффициент; 1 н напряжение на выходе интегратора,Коэффициент передачи делительного устройства 13 настраивают таким образом, чтобы он был равен Яо 1 ь/ К.Тогда напряжение на выходе деительного устройства 13 равноо о1 вн кУ, С о Ь вн к (1) оСо---- =С , (4)1 он к 1 н К 11 вн к 1 к,гхо=)оЦаоо хк=(к Ло, "к Кк значение об 1 бпег о параметра цри известной и неивсстной температурах, яо 1, ск - частот . пр 1 известной и неизвестной темпера гурах; Л о, (Оас - б, аоф солютная магнитн 1 ярониаР 10 сть мятериала дс тали ри ивестцой и неизвест 35 ной температурах; С, С - удельная электрическая проводимость материа - па детали при; зестцо 1 и неизвестной темперазурах; К и К - радус деталири известно 1 исиз вестной тем 4 О пературахТак как дпя;:1 ерромагнтного ма -териала ал ТакоЬ., С Ко,Зобосо Сс И, 1. вн ( ) Ко , ЕкгДе( р к()К радиУс.оИЗМЕрИТЕЛЬцсой О 1 ОТКИ 1 1 1 1 ВНвн 1амплитуды отцосгельцого вносимого 50напряжения соотетствецно в режиме настройк;1 при начальной температуре и в режи.е измерения в момент равенства текущео угла сдвига фаз зафиксирс ваццму .с:рвоначальному углу. 55Когда тск;щее значение угла сдвига фаз междуцос.мым напряжением 1и опорным , (1 ацряжецием холостогоДля каждого материала существует однозначная зависимость между удельной электропроводностью С и его температурой, поэтому Выходной сигнал делительного устройст 1 а 13 будет однозначно связан с измеряемой темпсратурой, Шкала индикатора 15 градуируется в единицах измеряемой т м;: - ра туры,Значение начальной частоть 1 выбирают из условия: 2хйт.г, го Ко Со(5) Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее управляемый генера-. тор, вихретоковый датчик, интегратор, сумматор, входы которого соединены с выходами фазометра и первого эадатчика напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпленио тс егде Ьо - магнитная проницаемостгвакуума; х , =1 - 10, так как при этих условиях наблндают максимум чувствительноти фазы выходного напряжения датчика к удельной электропроводности (температуре) материала контролируемой детали.7 1529054 в г.8 ов Корректор Т,Палий каз 7840/36 Тираж 573 ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 1 11нно-издательский комбинат Патент , г.Ужгород, ул ина, 101 Произв ности за счет исключения влияния на результат измерения изменения радиуса контролируемого объекта, в него введены источник опорного напряжения, переключатель, три делительных устрой 5 ства, второй эадатчик напряжения и два амплитудных детектора, входы которых подключены к первому и второму выходам вихретокового датчика, соеди О ненным соответственно с первым и вторым входамифаэометра, а выходы амплитудных детекторов соединены с входами первого делительного устройства, вы-, ход которого подключен к первому вхо ду второго делительного устройства,Составитель В,К едактор Н,Горват Техрвд М.Ходанвторой вход которого соединен с выхо-.дом второго эадатчика напряжения, авыход подключен к первому входу.третьего делительного устройства, выходкоторого соединен с входом индикатора, а второй вход - с первым неподвижным контактом переключателя и выходоминтегратора, вход которого подключенк выходу сумматора, причем второй неподвижный контакт переключателя соединен с выходом источника опорного напряжения, а подвижной контакт соединенс управляющим входом управляемого генератора, выход которого соединен свходом вихретокового датчика.