Ультразвуковой преобразователь температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3533 6 1/24 515 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН кое бю объеди а,972.ВАТЕЛЬ оляет получитьазователь темпености измеренияональными возГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ, ро Луцкого Производственногонения ".Электротермометрия"(57) Изобретение позвультразвуковой преобрратуры повышенной точе расширенными функци можностями.Целью изобретения является повышение точности измерений в широком частотном и температурном диапазонах. Ультразвуковой преобразователь температуры содержит чувствитель ный элемент 1, эвукопровод 2, магни- тострикционный преобразователь 3, возбуждающую катушку 4, приемную катушку 5, вибропоглощающий материал 6. Магнитострикционный преобразо-. ватель 3 выполнен в виде спирально свернутой ленты, поверхность которой предварительно покрыта изоляционным материалом. Со стороны отражающего нерабочего торца магнитострикционный преобразователь спрессован в формепластины и обжат вибропоглощающим ф материалом на длине не менее полутора длин волн в материале ленты. 3 ил.С:34нить это явление можно, выполняя сердечники набором тонких пластин (фольги), изолируя их друг от друга, Например, можно применять чистый никель .или сплав пермендюр, проведя предварительную технологическую обрабоТку.Для никеля это нагрев до 700-800 Сс доступом воздуха, что приводит кобразованию не поверхности металлатонкой окисной пленки зеленого цвета, обладающей электроизоляционнымисвойствами, Пермендюр необходимо загрузить в печь при 300 С, нагреть до450 С с выдержкой 2,5 ч и охладитьдо ЗОООС со скоростью 60-80 С/ч сдоступом воздуха.При экспериментальной апробацииизготовляют магнитбстрикционные преобразователи из никелевой Фольги толщиной 0,1 мм, подвергнутой термообработке, свитой в спираль на оправке 0,6+0,8 мм.Обжатие задней части магнитострикционного преобразователя производятматериалом, хорошо поглощающим акустические колебания. Это может быть,резина различных марок, искусственные смолы с добавлением различных наполнителей (например, графитовогопорошка),Экспериментальные исследованиямагнитострикционных преобразователей, отличающихся длиной обжатия состороны нерабочего торца, показывают,что обжатие на длине, соответствующей 1,5 длин волн в материале ленты,является достаточным условием, обеспечивающим неравномерность АЧХ около3 дБ. Дальнейшее увеличение длиныобжатия незначительно выравниваетАЧХ (фиг.3),Предлагаемый ультразвуковой преобразователь имеет широкий частотныйдиапазон и обеспечивает преобразование импульсных сигналов с малыми нелинейными искажениями. Учитывая то,,что в импульсных термометрах производится измерение временного интерваламежду фронтами отраженных импульсов,а крутизна фронта зависит от содержа-.ния в спектре сигнала высокочастот-;.ных составляющих, широкополосныйЭИП обеспечивает малые искажения фрон-.тов и меньшую погрешность измерениявременных интервалов и соответственно температуры.Кроме того, широкополосный ИП..спозволяет применять в случае реэо 3 153806Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения температуры,Целью изобретения является повыше 5 ние точности измерения в широком час-. тотном и температурном диапазонах.На фиг.1 изображен предлагаемый ультразвуковой преобразователь на , фиг.2 - магнитострикционный преобра-. зователь; на фиг,З - гарфик АЧХ иамплитуды эхо-сигнала в зависимостиот длины обжатия сердечника вибропоглощающего материала. 15Ультразвуковой преобразователь температуры содержит чувствительный элемент 1, звукопровод 2, магнитострикционный преобразователь 3, возбуждающую 4 и приемную 5 катушки, , вибропоглощающий материал 6.Ультразвуковой преобразователь температуры содержит чувствительный , элемент 1, соединенный через звуко- провод 2 с магнитострикционным lреоб разователем 3 в виде спирально свер" нутой ленты, поверхность которой покрыта электроизоляционным материалом, на котором размещены возбуждающая 4 и приемная 5 катушки, а отражающий нерабочий торец магнитострикционного преобразователя 3 обжат вибропоглощающим материалом 6 на длине не менее полутора длин волн в материале ленты.Электрический сигнал подается в возбуждающую катушку 4 и преобразуется в магнитострикционном преобразователе 3 в акустические сигналы, которые распространяются в обе сторо 40 ны от катушки 4. Один из сигналов транслируется звукопроводом 2 к чувствительному элементу 1, отражается от него, возвращается по звукопроводу 2 и преобразуется в магнито-, стрикционном преобразователе 3 и45 приемной катушке 5 в электрический сигналВторой сигнал, проходя по задней части.магнитострикционного преобразователя к торцу и обратно, подавляется вибропоглощающим материалом 6.В магнитострикционных материалах при наложении высокочастотного магнитного поля наблюдается скин-эфФект из-за вихревых токов, что приводит 55 к существенному снижению коэффициента электромеханической связи и сужению рабочего диапазона частот. Устра153806нансных чувствительных элементов резонансные элементы с различными значениями начальных рабочих частот . или производить взаимную замену указанных чувствительных элементов без переделки конструкции (или без регулировки) ИП.Выполнение ИП в виде спирально свернутой ленты позволяет регулиро" вать эквивалентное сечение ИП изменением числа витков спирали и обеспечивать оптимальное согласование акустических импедансов ИП и звуко- . провода заданного сечения, Это обеспечивает передачу сигнала,в звуко- провод с максимальной амплитудой и позволит избежать частичных отра- . жений акустического сигнала от места соединения. ИП и звукопровода, Такие отражения уменьшают амплитуду полезного сигнала и, кроме того, уве.- личивают уровень помех, наблюдаемых в виде реверберационного шума.Введение новых элементов выгодно 25 отличает предлагаемый ультразвуковой преобразователь температуры от извегт стного, так как обеспечивает повышен . ние точности измерения в широком частотном и температурном диапазонах за счет исключения наложения прямых, и отраженных сигналов и выравнивания амплитудно-частотной характеристики, а также снижает погрешность измерения за счет увеличения амплитуды полезного сигнала, снижения реверберационных 35 .помех и увеличения отношения сигнал/ шум еПовышение точности измерения температуры ультразвуковым преобразователем температуры обеспечивается за 4 Осчет увеличения и стабилизации отно-; шения сигнал/шум, при этом уменьшается влияние вихревых токов и. эа счет этого увеличивается коэффициент .45 3 6электромеханической связи, что увели-чивает амплитуду полезного сигнала;обеспечивается лучшее согласованиеакустических импедансов магнитострикционного преобразователя и звукопро".,.,вода эа счет возможности задаватьэквивалентное сечение магнитострикционного преобразователя выбором чис;ла витков спирали, что в свою очередь уменьшает интенсивность сигна-,лов отраженных из-за акустическогонесоответствия и обраэуницих ревербе-.рационный шум; выравнивается амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)в широкой полосе рабочих частот.Например, преобразователь иэ никелевой фольги, заглушенный на длине120 мм резиновым демпфером, обеспечивает при работе с молибденовымзвукопроводом О 2 мм неравномерностьАЧХ не более 4 дБ в полосе частот80-140 кГц, причем работоспособностьсохраняется в полосе частот 60240 кГц без "провалов"амплитуды. формула изобретенияУльтразвуковой преобразователь температуры, содержащий чувствительный элемент, соединенный через эвукопровод с магнитострикционным преобра-зователем с размещенными на нем возбуждающей и приемной катушками, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком частотном и температурном диапазонах, магнитострикционный преобразователь выполнен в виде спирально свернутой ленты, поверхность которой покрыта электроизоляционным ма. териалом, а со стороны отражающего нерабочего торца спрессован в форме. пластины и обжат вибропоглощающим материалом на длине не менее полутора длин волн в материале ленты.1538063 А-А О Ю 5 Составител Техред Л,С А.Шевчрдюкова едактор В,Бугренко Ко М.йароши ГКНТ .СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 4 5 Заказ 164 Тираж 487ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Жа ЮаПодписноео изобретениям и открытиям и35, Раушская наб., д. 4/5