Устройство для измерения температуры поверхности ферромагнитных тел

(57) Изобретение может быть исповано при определении температурверхности ферромагнитных тел. Цеизобретения является повышение тности измерения температуры за сисключения влияния воздушного зара между ферромагнитным телом итектирующей катушкой, Увеличение(21) 431 (22) 30. (46) 23. (72) В А ти тела приведет тной проницаемос пературы говерхн к уменьшению маг тела, что вызове зменение сигнала на вых итными поса угла междуферромагнитномьной обмотке 11, Это вызоветагничивания в птке 1 О, что пр танге оками стнои измерителкатушки идетельство СССР01 К 7/36, 1984.етельство СССРО 1 К 7/36, 1985.ДЛЯ И 311 ЕРЕНИЯ ТЕМПЕИ фЕРРО 1 фАГНИТНЫХ ьшение агнич тока подющей обм едет к у емости м ела. Уме я будет величин будет ра име наст 1. Сигнал гнитно рони ного личению териала ь ферромагн ка подмаг до тех п ван по исходить обобщенн льзополью оч- чет параметра й, заданной в режчиком напряжения начальнки задавыходе квадратс учетом ока 16 вычисле угла формирует аполнения изме тангенс степени зо- детельнои обм. 2 ил,нтролируемым тел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГНКТ СССР ОПИСАН К АВТОРСКОМ ока 16 вычисления квадр40н по ят настройку ме ключ 4 на к обмотки 10 аксимальное строидится в е ства. В этв положениничивания Н. меетгчение 6 н он устанавливается задатчикомряжения. Ферромагнитное тело,ее начальную температуру, помев детектирующую катушку 7. Прина выходе блока 16 вычисленияата тангенса угла ц формируетс ею а т вад Изобретение относится к температурным измерениям, точнее к устройствам для измерения температуры с использованием магнитных элементов,магнитная проницаемость которых зависит от температуры, и может бытьиспользовано при определении температур поверхности ферромагнитныхтел, например, при контроле в процессе проведения технологического процесса.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры за счетисключения влияния воздушного 3 азора 5между ферромагнитным телом и детектирующей катушкой,На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - структурная схема блока вычисления квадрата тангенса угла Ч,Устройство для измерения температуры поверхности ферромагнитных телсодержит первый задатчикнапряжения, первый сумматор 2, интегратор 3,ключ 4 с одним подвижным и двумя неподвижными контактами, дифференциальный усилитель 5, второй задатчик6 напряжения, детектирующую катушку7, состоящую из возбуждающей 8, измерительной 9 и подмагничивающей 10обмоток, балластную катушку 11, состоящую из возбуждающей 12 и измерительной 13 обмоток, генератор 14, второй сумматор 15 и блок 6 вычисле 35ния квадрата тангоа угла с междумагнитными потоками в ферромагнитномтеле и в измерительной обмотке 13 балластной катушки 11.Блок 16 вычисления квадратагенса угла (р может быть выполнесхеме, приведенной на фиг, 2, Он содержит три амплитудных детектора17-19, восемь умножителей 20-26, двасумматора 27 и 28, шесть вычитающих 45устройств 29-34, длительное устройство 35 и переменный резистор 36.Устройство работает следующим образом,Сначала про од Участота генератора;магнитная проницаемость начальной температуре;удельная электропроводнтела при начальной темп и сть ату роникновения Д электрооля в тело при начальной луб магнитно го мпературе вычисляется по формуле В режи ч 4 аходитеипее измеренияении Р, Увел ерхности те удельной и и его маги ичениеа привооводимо полож ратуры поуменьшению ти м тной и риала тел емости, а ницаенению следовательно, и измбобщенного параметраеличина обобщенного величи пара Чтобытраи г гнитног электроь неиз- магнит- уменьсли тем- мперабина проникновения поля в теле остали необхоницаемос увеличить ела за сче н ивания. Е ится от т ения тока подмагн ература тела увел сигнал, пропорциональный квадрату тангенса угла с при начальной температуре контролируемого тела, Значение этого сигнала может быть определено по формуле1.2Ф2 Е (Е +1 Е )- (Е -ЬЕ ) -Е к с 8 (р- "-г- ---- - --- (1)(Е - (1-2) Е -Е ) где Е ,Е - соответственно амплитуда р У к ЭДС на выходах обмоток 9 и 13; 1 Е=Е+Е=Р, /Р, - коэффициент заполнения т измерительной обмотки телом; К - радиус контролируемоготела; Ки - радиус измерительной обмотки 9.Задатчикомнапряжения устанавливается на выходе сумматора 2 нулевой сигнал (контроль напряжения на выходе сумматора 2 может быть осуществлен, например, с помощью вольтметра, который на фиг. 1 не показан), При этом задатчикнапряжения фиксирует начальный угол сдвига фаз между магнитными потоками в теле и вне его, который соответствует определенному значению обобщенного параметра ХоХ К (15309 40 627, 28 и вычитающее устройство 29,на выходе которого формируется сигналЕ -ДЕРНа выходе умножителя 23 формируеттся сигнал (Г -ИЕ ) , умножителя 242 Е(Е+ДЕ , вычитаюшего устройства32 2 Е (Ер+ЬЕ ) (Е АЕ ) умножитеа гк РУля 25 - Е вьчитающего устройства33 - 2 Е (Е р+Д Е )- (Е -ЬЕ ) -ЕД.На выходе подстроечного резистора 36, который необходим для компенсации влияния воздушного зазора форЯмируется сигнал 2 Е. На выходе вычитающего устройства 30 формируетсясигнал Е(1-2), на выходе вычитающего устройства 31 - 1 Е в (1-2)Е,гна выходе вычитающего устройства 34 - г 2 2Е - (1-2)Е-ДЕ 1, на выходе умножителя 26 - Е-(1-2)Е-ДЕ , на выходе делительного устройства 35 получают сигнал, равный Ср, Ч в соответствии с формулой (1).Формула изобретения 40 туры Т до температуры Т то это приведет к уменьшению удельной проводимости материе.а Ферромагнитного тела от величины Ст до Ст и магнитной5 проницаемости от й до ь, и вызовет" о1уменьшение обобщенного параметра до Хи увеличение глубины проникновения электромагнитного поля до Д,.Изменение температуры вызовет изме нение угла ц сдвига фаэ между магнитными потоками в теле и вне его, На выходе блока 16 вычисления квадрата 1 ангенса угла Ц изменится напряжение, а на выходе сумматора 2 появится напряжение, не равное нулю. Это в свою очередь вызовет рост напряжения на выходе интегратора 3 и на инвертирующем входе дифференциального усилителя 5, следовательно, уменьшится на пряженне на обмотке 10 подмагничиванияУменьшение тока подмагничивания вызовет увеличение магнитной проницаемости материала ферромагнитного 25 тела. Уменьшение тока подмагничивания будет происходить до тех пор, пока величина обобщенного параметра Х, не будет равна начальной Хо, заданной в режиме настройки. 30л лПричем из равенства Х =Х, следует, что 1 атСт цтСт =сопят, а это означает равенство глубины проникновенияэлектромагнитного поля в тело (Й,=До), т,е, с изменением температуры поверх ности тела температура глубинных слоев тела не влияет на результат измерения.0 величине измеряемой температуры можно судить по величине тока в обмотке подмагничивания или по величине выходного напряжения дифференциального усилителя 5. Точное соответствие между выходным сигналом усилителя 5 и измеряемой температУрой мо жет быть установлено путем предварительной калибровки устройства (по встроенному в контролируемое тело датчику температуры).Блок 16 вычисления квадрата тангенса угла Ч работает следующим образом.На входы умножителей 20-22 поступают сигналы Е, Е, ДЕ с выходов а литудн х детекторов 17-19. На вхо ды которых поступают сигналы с выходов обмоток 9, 13 и сумматора 15 соответственно, С выходов умножителей сигналы поступают на входы сумматопов Устройство для измерения температуры поверхности ферромагнитных тел, содержащее первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика напряжения, а выход подключен к входу интегратора, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго задатчика напряжения, а инвертирующий вход соединен с подвижным контактом ключа, первый неподвижный контакт которого подключен к выходу интегратора, а второй неподвижный контакт соединен с общей шиной устрой- . ства, детектирующую катушку, состоящую из возбуждающей, измерительной и подмагничивающей обмоток, балластную катушку, состоящую из возбуждающей и измерительной обмоток, первые выводы которьх подключены к общей шине Устройства, соединенной с первыми выводами измерительной обмотки дстсктирующей катушки и первым выводом подмагничиваацей катушки, второй вывод которой соединен с выходом диФференциального усилителя, генератор им - пульсов, первый выход которого через возбуждающую обмотку детектирующей катушки соединен с вторым выводом возбуждающей обмотки балластной катушки, а второй выход соединен с общей шиной устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него1530940 Составитель В. КуликовТехред Л,Сердюкова Корректор Т.Малец Редактор А.Мотыль Заказ 7944/42 Тираж 573 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 введены второй сумматор и блок вычисления квадрата тангенса угла, первый вход которого соединен с первым входом второго сумматора и вторым выво 5 дом измерительной обмотки детектирунзцей катушки, второй вход соединен с выходом второго сумматора, а третийвход подключен к второму входу второго сумматора и второму выводу измерительной обмотки балластной катушки,а выход соединен с вторым входом первого сумматора.