Устройство для измерения температуры вращающихся объектов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннаСецнапистнчесннкРеснубпнн и 1 901850(51). л.001 К 13/08 с прнсоеднненнем занвкн йв 6 ВуйаРстюпВЮ канатвт СССР аа аааан амбратенай а атсрнтвй(72) Авторы изобретен В, Д. Гринец, Е. А. Демин, Л. М. Чиж, Е Эокой" ССРинсщтуг. нтут технической теплофизики АН Укр вовский ордена Ленина политехннчески(7 явите п 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВблок управления, датопорного канала и с и темпер ы вободных концов терИзобретение относится к температурным измерениям.Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее датчики, укрепленные на объекте и подключенные к обмоткам, размещенным на объекте, проходящим при вращении через зазор П-образного магнитопровода, измерительный датчик в виде . элемента Холла, дополнительную неподвижную обмотку, расположенную в зазоре магннтопровода, устройства запоминания и сравнения, дифференцнатор, ограничители импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, коммутатор с управляющим счетчиком и счетчиком измерительных ймпульсов 1 1. Недостатками устройства являются низкая чувствительность, недостаточно высокая точность измерения температуры, влияние на результаты измерений значений параметров подвижных обмоток.Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее установпепные на объекте термопары и подключенные к подвижным катушкам тоносъемного устройства, непод- вижные катушки которого подключены к усилителю и измерителю размаха амплитуд импульсов, выход которого через ключи соединен с ячейками аналоговой памяти,монар, счетчик импульсов, блок памяти,1 О схемы И и ИЛИ, преобразователь напряжения частоты, преобразователи отношений напряжений в длительность импульсов 21,Недостатками устройства являются5низкая точность измерения иэ-за использования прямого метода измерения, прикотором на точность измерения влияютпогрешности всех звеньев устройства;влияние на точнбсть измерения разбросаи изменение во времени сопротивленийтермопар и подвижных катушек, поскольку измеряемая ЭДС термопар в токосъемном устройстве преобразуется в пролор 3 9018 ционапьный ток; сложность устройства, в связи с необходимостью введения индивидуальной коррекции отклонений параметров каждого канала токосъемного устройства от номинальных значений.5анболе О близким к предлагаемому являе "ся устройство для измерения тем пературы вращающихся объектов, содержащее размещенные на вращающейся детали подвижные катушки индуктивности и подключенные к ним термопары, неподвижные катушки индуктивности, индикаторный прибор и компенсационные катушки, подключенные к регулирующему источнику постоянного тока 3.15Недостатками устройства являются невысокая точность измерения из-за влияния иэмененич скорости вращения объекта на результат измерения, а также сложность, трудоемкость и большие за траты времени по обеспечению многоканального измерения температуры.Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия устройства. 25Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее размещенные на вращающемся объекте термопары, подключенные к подвижным катушкам, неподвижные выходные катушки, подключенные ко входу усилителя, компенсационные катушки, подключенные к регулируемому источнику постоянного тока, введены блок управления, счетчик числа каналов, блок выделения строб-импульса, счетчик числа оборотов объекта, преобразователи периода вращения объекта в код и кода в ток, блок умножения кодов, пороговый блок, блоки оперативной памяти и вывода цифровой информации, при этом выход блока выделения строб-импульсе через последовательно соединенные преобразователь периода в код, блок умножения и преобразователь кода в ток соединен с компенсационными катушками, через последовательно соединенные блок управления, счетчик числа каналов соединен с адресным, а через счетчик числа оборотов объекта с информационным входом блока оперативной цамчти, выход которого подключен ко входу блока вывода информации, выход усилителя через пороговый блок подключен ко входу разрешения записи блока55 оперативной памяти, причем выход счетчика числа оборотов объекта дополиитель но соединен с другим входом блока умноже- нияь 50На чертеже показана схема предлагаемого устройства.Устройство содержит термопары 1, расположенные на вращающемся объекте и подключенные к подвижным катушкам 2 бесконтактного индукционного токосъемного устройства, выход которого - неподвижная катушка 3 - подключен к последовательно соединенным усилителю 4 и пороговому блоку 5, блок 6 выделения строб-импульса, выход которого подключен к последовательно включенным блоку 7 управления и счетчику 8 числа каналов, ко входам счетчика 9 числа оборотов объекта и преобразователя 10 периода вращения в код, выход которого через последовательно включенные блок 11 умножения и преобразователь 12 код в ток подключен к компенсационным катушкам 13.Выходы счетчика 8 числа каналов, счетчика 9 числа оборотов и порогового блока 5 подключены соответственно кадресному: информационному входу и входу разрешеник записи блока 14 оперативной памяти, к выходу которого подключенблок 15 вывода информации. Устройство работает следующим образом. При вращении объекта на неподвижной катушке 3 индуктивности находится последовательность разнополярных импульсов,число которых эа один оборот равно числу каналов измерения, а размах каждой пары раэнополярных импульсов пропорцио явлен разности ЭДС тврмопары соответствующего канала и ЭДС, наводимой в одной иэ подвижных катушек 2 полем компенсационных катушек 13. Фаза этихраэнополярных импульсов определяется знаком разности ЭДС термопары каждого канала и ЭДС, наводимой полем компенсационных катушек 13.Величина измеренной ЭДС-ой термопары 1 определяется зависимостью где к- коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами токосъемного устройства;- скорость вращения объекта;- величина тока в катушке 13, соответствующая моменту компенсации, т.е. отсутствию сигнала разбаланса на выходе неподвижной катушки 3;Т - период врашения объекта5 901Таким образом, из ( 1) следует, что величина компенсирующего тока зависит от скорости объекта.При вращении объекта блок 6 выдает один раз эа каждый период вращения син хрониэируюший строб-импульс, который поступает на блок 7 управления, на входы счетчика 9 и преобразователя 10 период вращения объекта в код.Блок 7 управления, выполняющий роль 0 умножителя частоты вращения объекта, осуществляет деление каждого периода вращения объекта на равные промежутки времени, число которых задается равным числу рабочих измерительных каналов 5 бесконтактного токосъемного устройства. Выходной код счетчика 8, на вход которого подаются выходные импульсы блока 7, в каждый момент времени соответствует номеру канала подвижной катушки 20 токосъемного устройства 2, магнитное поле которой пересекает витки неподвижной катушки 3, Счетчик 9 осуществляет периодический монотонный подсчет числа оборотов вращающегося объекта от нуля 25 до некоторого максимального числа й 4 (ОЙ 1Й 1 оК) с последующей установкой его в нулевое состояние, Величина М с определяется необходимой точностью измерения ЭДС измерительных термопар 1.Преобразователь 10, выполненный, например, по принципу подсчета числа им-,. пульсов эталонной частоты, разместившихся в промежутке времени между двумя 35 соседними строб-импульсами, выдает на выходе код И, пропорциональный периоду вращения, т,е. 850 бВеличина постоянного коэффициента к 1, к, к может быть выбрана из сображений получении кода И+ численно равного действительному значению измеренной ЭДС.При вращении объекта с появлением строб-импульса на выходе счетчика 9 устанавливается определенный код, а следовательно, и ток в компенсационной катушке 13, и последовательно в подвижных катушках 2 наводится ЭДС компенсации. Сигнал разности ЭДС термопары и компенсации усиливается усилителем и сравнива- ется пороговым блоком 5 с некоторым заданным уровнем. В случае, если сигнал. некомпенсации меньше заданного уровня, блок выдает сигнал "Разрешения записи" на блок 14 оперативной памяти, в который записывается по номеру канала, в котором произошла компенсация ЭДС ( Адрес с выхода счетчика 8) веф личина кода компенсации, численно рав ного измеряемой ЭДС (" Информация с выхода счетчика 9).Выходной код счетчика 9 при каждом обороте объекта изменяется на единицу а ток компенсации - на единицу дискретности, За Й 1 св оборотов ЭДС компенсации изменяется от 0 до н 1 и в блоке 14 будут записаны по соответствующим адресам коды ЭДС компенсации всех измерительных каналов токосъемного устройства.Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую чувствительность и точность измерения ЭДС термопар, присущие компенсационному методу измерения; исключение влияния изменения сопротивлений термопар, сопротивления подвижных катушек и конструктивных параметров каналов токосъемного устройства на точность измерения температур; получение информации в цифровом виде; исключение влияния измерения скорости вращения объекта на точность измерения; высокое быстродействие и автоматизацию многоканального измерения температур вращающегося объекта- коэффициент преобразованияпреобразователя 10Т - период вращения.Выходные коды преобразователя 10 и счетчика 9 перемножаются блоком 11. 45 умножения, выходной код которого пре образуется преобразователем 12 в пропорциональный ток.Подставив (3) в (1) получимЕ 1=К 4 1 К 1; Т =К 1 К 2 КЪИ 11 (4) откуда следует, что в момент компенсации код 511 будет однозначно определять ве личину измеренной ЭДС - Е 4 и не зависит от скорости вращения объекта. Использование устройства для точного измерения температур труднодоступных объектов, вращающихся с высокими скоростями, позволит получить значительный экономический эффект. формула изобретения Устройство для измерения температурывращающихся объектов, содержащее раз. Шек 58/50 Тираж ВНИИПИ Государс по делам иэоб 113035, Москва882 Под твенного комитета СС ретений и открытий Ж, Раушская наб Заказ иснР д. 4/ нлиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 9018 мещенные на вращающемся объекте термо- пары, подключенные к подвижным катушкам, неподвижные выходные катушки, подключенные ко входу усилителя, компенсационные катушки. подключенные к регули руемому источнику постоянного тока, о тл н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью човышення точности н быстродействия устройства, в него введены блок управления, счетчик числа каналов, блок выделения 10 строб-импульса, счетчик числа оборотов объекта, преобразователи периода враще ния объекта в код и кода в ток, блок .умножении кодов, пороговый блок, блоки оперативной памяти и вывода цифровой И информации, при этом вьоиа блока выделения строб-импульса через последовательно соединенные преобразователь период в код, блок умн 6 жения и преобразователь код в код соединен с компенсанион ными катушками, через последовательно 50 8соединенные блок управления, счетчикчисла каналов соединен с адресным, ачерез счетчик числа оборотов объекта синформационным входом блока оперативной памяти, выход которого подключенко входу блока вывода информации, выходусилителя через пороговый блок подключенко входу разрешения записи блока оперативной памяти, причем выход счетчикачисла оборотов объекта дополнительносоединен с другим входом блока умножения. Источники информации,принятые во внимание при акспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 657277, кл, 601 К 13/08, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Ж 530202, кл. 5 01 К 13/08, 1974,3. Авторское свидетельство СССР М 728003, кл. б 01 К 13/08, 1977