Устройство для измерения нестационарной температуры

"цч ТЕН Б К АВТОРСК СВИЩЕТЕ ВУ 30/1088 91. Бюл.М 31тут технической тепл ки АН урьян, 1986, тоСР оС , 19 РЕНИЯ НЕРЫтермометективность измерения онвекции в ющее собой ающих элетермометрии, измерения неы различных шение эффеквозможности и отсутств лена к попере- блок-с результазномвремен нструкция в чное сечение хема устройатов измере- изменении ГОС УДАР СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕ СТАЦИОНАРНОЙ ТЕМПЕРАТУ (57) Изобретение относится к рии и позволяет повысить эф путем обеспечения возможност температуры при отгутствии к среде. Устройство, представля зонд, содержит два теплоперед Изобретение относится а именно к устройствам для стационарной температу сред.Цель изобретения - пов тивности путем обеспечени измерения температуры конвекции в среде,На фиг,1 предста виде зонда; на фиг,2 - А - А на фиг,1; на фиг.З ства; на фиг.4 - график ния при скачкообр температуры среды во я)5 6 01 К 13/00 мента 2 и 4, закрепленных на датчиках 5 и 6 теплового потока (ДТП), контактирующих с термопреобраэователем (ТП) 1, ДТП 5 и 6 включены встречно и размещены с образованием тепловой связи с термоэлектрическим тепловым насосом 8, При измерении элемент 2 нагревается с помощью установленного в нем нагревателя до темперауры 11, превышающей температуру тз ТП 1, которая в свою очередь выше температуры 12 элемента 4, ДТП 5 и 6 генерируют сигнал, пропорциональный разности тепловых потоков между ТП 1 и элементами 2 и 4, В зависимости от полярности сигнала ДПП с помощью теплового насоса 8 обеспечивается подвод или отвод тепла к элементам 2 и 4 и ТП 1. При этом разностный сигнал ДТП 5 и 6 уменьшается до достижения заданного значения. Индикаторный прибор регистрирует температуру ТП 1, которая соответствует температуре среды. 4 ил. Устройство для измере, ия нестационарной температуры предс агляет собой зонд(см.фиг,1) и содержит термопреобразователь 1 (например, термопреобразователь сопротивления) в чехле, размещенный между первым теплопередающим элементом 2 с нагревателем 3 и вторым теплопередающим элементом 4, Между чехлом термопреобразователя 1 и элементами 2 и 4 установлены датчики 5 и 6 теплового потока с помощью вяжущего заполнителя 7. Сборка элементов 1 - 7 смонтирована на термоэлектрическом тепловом насосе 8, который второй своей стороной находится в тепловом контакте с теплоотводящим теплоем 16722415 10 15 20 25 ким телом 9(например, из меди), связанным с державкой зонда (не показано), Нагреватель 3 (манганин или константан) и термопреобразователь 1. включены последовательно в цепь стабилизатора 10 тока (см.фиг.3). Термопреобразователь 1 включен в цепь измерительного усилителя 11, выход которого подан на вход управляемого индикатора 12. Датчики 5 и 6 теплового тока включены встречно в цепи усилителя 13, выход которого подан на вход двухполярного компаратора 14 с +Ооп, выходы которого поданы на управляющие входы блока 15 ключей, связывающего блок 16 питания с электродами термоэлектрического теплового насоса 8. Выходы двухполярного компаратора поданы на входы логической схемы ИЛИ-НЕ 17, выход которой подан на второй вход управляемого индикатора 12.Устройство работает следующим образом.Через термопреобразователь 1 и нагреватель 3 пропускается ток от стабилизатора 10. Так как электрическое сопротивление нагревателя 3 значительно больше электрического сопротивления термопреобразователя 1, элемент 2 нагревается током до температуры 11, превышающей температуру термопреобраэователя тз, а последняя выше температуры 12 элемента 4, Подогревом первого теплопередающего элемента 2 обеспечивают различие теплообмена элементов 2 и 4 со средой ц 1 и ц 2. При этом выполняется неравенство 11тз12, Соответствукщую направленность имеют и теп ловые потоки между первым элементом 2 и термопреобразователем 1 ц 1 и между последним и вторым элементом 4 ц 2.Падение напряжения на термопреобразователе 1, пропорциональное его температуре, через измерительный усилитель 11 поступает на индикатор 12. Включенные навстречу друг другу датчики 5 и 6 теплового потока, генерируют разностный сигнал, пропорциональный разности тепловых потоков ц 1- ц 2. В случае, когда температура термопреобразователя 1 з не равна температуре среды Ь, фц 2 и разностный сигнал датчиков 5 и 6 теплового потока отрицательный или положительный поступает через усилитель 13 на двухполярный компаратор 14, где сравнивается с опорнымнапряжением +Ооп и -Ооп. В случае превышения отрицательным выходным сигналом опорного напряжения -Ооп или положительным выходным сигналом опорного напряжения+Ооп, компаратор 14, воздействуя на блок ключей 15, обеспечивает подачу на термоэлектроды теплового насоса 8 от блока 16 30 35 40 45 50 55 питания электрического тока соответствующей полярности. Выход логической схемы ИЛИ-НЕ 17 заперт. Под воздействием тока термоэлектрический тепловой насос 8 обеспечивает отвод теплоты от элементов 2 и 4 и термопреобразователя 1 к теплоотводящему телу 9 или подвод к ним теплоты от теплоотводящего тела 9. Температура термопреобраэователя 1 и элементов 2 и 4 измеряется, повышаясь или понижаясь. Температура 11 первого элемента 2 становится выше температуры среды то, а темпеоатура т 2 второго элемента 4 становится ниже температуры среды. При этом разность ц 1-+ ц 2, а разностный сигнал датчиков теплового потока уменьшается по абсолютной величине ввиду того, что выравниваются тепловые потоки(ц 1 =+ ц 2) через датчики 5 и 6.При снижении разностного сигнала от датчиков теплового потока 5 и 6. усиленного в усилителе 13, до уровня -Ооп и +Ооп, компаратор 14 отключает блок 16 питания от термоэлектрического теплового насоса 8, а логическая схема ИЛИ - НЕ 17 обеспечивает индикацию в индикаторе 12 падения напряжения на термопреобразователе 1 при стабилизированном токе от стабилизатора 1 О тока, Это падение напряжения пропорционально температуре термопреобразователя 1 1 з, которую и принимают эа искомую температуру среды тоТаким образом, при равенстве термических сопротивлений между первым элементом 2 и термопреобразователем 1 и между последним и вторым элементом 4 тз = то в пределах точности поддержания равенства тепловых потоков ц 1 и ц 2.Предлагаемое устройство может быть реализовано как с параметрическими (например, термопреобраэователь сопротивления), так и с генераторными (термоэлектрический преобразователь) термопреобразователями, что расширяет область применения, Использование данного устройства позволяет снизить динамическую погрешность измерения при скачкообразно изменяющейся температуре любой среды: жидкой, газообразной или среды сыпучих материалов,Формула изобретения Устройство для измерения нестационарной температуры, содержащее по крайней мере один термопреобразователь, контактирующий с датчиком теплового потока, включенным встречно второму датчику теплового потока, размещенные с образованием тепловой связи с термоэлектриче 1672241ским тепловым насосом, соединенным с теплоотводящим телом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности измерения температуры при отсутствии конвекции, в него введены два теплопередающих элемента с установленным в одном из них электрическим нагревателем, при этом второй датчик теплового потока размещен в контакте с термопреобразователем со стороны, противоположной первому датчику. а каждый из теплопередающих элемен тов, контактирующих с поверхностьютермоэлектрического теплового насоса, закреплен на соответствующем датчике теплового потока.1 б 72241Составитель Н.СоловьеваРедактор Т. Куркова Техред М.Моргентал Корректор С.ШевкунЗаказ 2830 Тираж 361 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101