Устройство для дистанционного измерения температуры

Союз СоветскикСоциалистические.Республик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 945682(23)Приоритет РВудеЮиеай кеиетет СИР де деееи изебретенке в еткрытей.(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник света и фотоприемник, подключенные через волоконные световоды к термочувствительному элементу, выполненному в виде полупроводниковой пластины, прикрепленной одной стороной к торцу световодов, на другой стороне которой укреплена стеклянная поворотная призма с отражающим покрытием 1.Такое устройство обладает низкой точностью измерения температуры вследствие нестабильности источника 1Изобретение относится к теплотехническим измерениям и предназначено, главным образом, для измерения температуры в условиях воздействия сильных электромагнитных полей, например, в труднодоступных участках силовых трансформаторов, электродви" гателей и других электрических машин и аппаратов. света и всего оптического трактапередачи информации.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее истоцник света с блоком регулировки, двафотоприемника, подключенные черездвухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управляющему входу блока регулировки, итермочувствительный элемент, соединенный световодами с источником света и фотоприемниками, и выполненныйв виде полупроводниковой пластины,размещенной на части основания стеклянной поворотной призмы, на другойчасти которого расположена стеклянная пластина С 23.и Однако данное устройство не обладает высокой тоцностью измерения температуры, особенно в процессе длительных и непрерывных измерений, чтообусловлено целым рядом факторов.Э 945Изменения спектрального составасветового потока источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода) при измененияхтемпературы окружающей среды в процессе естественного старения, а также при изменении тока через источник света сказываются на сигналахизмерительного и опорного каналовпо-разному, так как в измерительном канале спектр излучения источника света ограничен краем полосыпоглощения пластины полупроводника датчика температуры, а в опорном канале не ограничен,Малый диапазон регулировки мощности источника света изменением тока через него так же является существенным недостатком известного устройства. Например, для светодиодаАЛ 108 А по паспорту максимальный постоянный ток оставляет 100 мА. Изменения же светопропускания оптического тракта передачи на практике оказываются столь значительным,что происходит перегрузка источника света и Ьыстрый выход его изстроя. Тем же недостатком обладаюти широкополосные источники света,например лампы накаливания.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры в условиях длительной эксплуатации устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введен отрезающийс ветофил ьт, установленный между фо-.,топриемником, включенным в канал управления источником света электронноизмерительной схемы, и торцом световода, соединенного со стекляннойпластинойПричем источник света с Ьлокомрегулировки содержит светодиод, под"ключенный к выходу управляемого генератора импульсов, а оба канала электронно-измерительной схемы содержатпоследовательно соединенные усилительи интегрирующий операционный преоЬразователь,Кроме того, электронно-измеритель.ная схема снабжена блоком термостатирования с датчиком температуры, подключенным в цепь регулировки коэффициента усилениФ одного из усилителей.Установка отрезающего светофильтра между фотоприемником канала управления источником света (опорномканале) и торцом световода, соединен 682 45 50 55 5 1 О 15 25 30 35 40 ного со стеклянной пластиной датчика, устраняет погрешность измерения, вызванную изменениями спектра излучения источника света, так как при наличии этой пластины изменения в спектре источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода) оказываются идентично как в измерительном так и в опорном каналах.Введенный в устройство управляемый генератор импульсов с регули-, ровкой либо частоты его импульсов при заданных их длительности и амплитуде, либо с регулировкой амплитуды импульсов при заданных их длительности и частоте, позволяет значительно расширить пределы регулировки изменения светопропускания оптическо" го тракта передачи информации, так как максимальный импульсный ток светодиодов много больше максимального постоянного тока.На чертеже приведена схема устройства.Устройство содержит светодиод 1, подключенный к выходу управляемого генератора 2 импульсов и соединенный световодом 3 с полупроводниковой 4 и стеклянной 5 пластинами, которые размещены на основании стеклянной поворотной призмы б и соединены световодами 7 и 8 с фотоприемниками 9 и 10, отрезающий светофильтр 18, установленный между торцом световода 8 и фотоприемником 10, двухканальную электронно-измерительную схему в составе последовательно соединенных усилителей 11 и 12 и интегрирующих операционных преобразователей 13 и 14 и блока 15 термостатирования с датчиком 16 температуры и регистратор 17. Устройство работает следующим образом.Импульсы светового потока от источника 1 света через световод 3 поступают к полупроводниковои 4 и стеклянной 5 пластинам и далее через поворотную стеклянную призму 6, вновь пройдя полупроводниковую 4 и стеклянную 5 пластины, выходят по световодам 7 и 8, Импульсный световой поток, вышедший из световода 8, соединенного со стеклянной пластиной 5, проходит светофильтр 18 и поступает на фотоприемник 10. Импульсный световой поток, вышедший5 94568 из световода 7, присоединенного к полупроводниковой пластине 4, поступает непосредственно на фотоприемник 9. Пропорциональные этим световым потокам электрические импульсы на выходе фотоприемников 9 и 10 усиливаются усилителями 11 и 12, а затем преобразуются в постоянные напряжения интеграторами 13 и 14, причем на выходе интегратора 14 при" 1 о сутствует постоянное напряжение, не зависящее от измеряемой темпера" туры, но зависящее от различных дестабилизирующих Факторов, а на выходе интегратора 13 присутствует 15 постоянное напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, которое поступает на регистрирующий прибор 17, 8 ыходной сигнал интегратора 14 поступает на управляющий вход генератора 2, при этом стабилизация измерительного сигнала за счет компенсации дестабилизирующих Факторов может быть осуществлена следующими методами: регулировкой ча- д стоты импульсов генератора 2, а значит частоты включений источника света, при заданных длительности и амплитуде этих импульсов (например, частотно-импульсная модуляция); регулировкой длительности импульсов генератора 2 (источника 1 света) при заданных частоте и амплитуде этих импульсов (например, широтно-импульсная модуляция) и регулировкой амплитуды импульсов генератора 2 (источ 35 ника 1. света) при заданных частоте и длительности этих импульсов (например,. амплитудно-импульсная модуляция .Так как постоянное напряжение на4 О выходе интегратора в определенных пределах пропорционально частоте, длительности и амплитуде импульсов, приходящих на его вход, то стабилизация измерительного сигнала осуществима в предлагаемом устройстве любым из этих методов, причем в широких пределах.Изменения спектрального состава50 . источника света (например, сдвиг максимума спектра излучения светодиода), возникающие в результате естественного старения источника света, а также в результате изменений электрического сигнала через него,55 также как и изменения светопропускания оптического канала передачи, благодаря наличию в опорном канале 2 6отрезающего светофильтра 18, влияютна измерительный и опорный сигналы в равной степени и компенсируются одной из указанных регулировок импульсов генератора 2.Отражаоций светофильтр .8 длядостижения высокой точности измеренияможет быть выполнен в виде полупроводниковой пластины, аналогично полупроводниковой пластине 4 термочувствительного элемента.1Для снижения влияния изменения температуры окружающей среды источ" ник 1 света, фотоприемники 9 и 10, светофильтр 18 и узлы электронно- измерительной схемы могут быть размещены в теплоизолирующем корпусе 19, постоянство температуры внутри которого обеспечивается блоком 15 термостатирования, При этом выходной сигнал датчика 16 температуры поступает также на вход регулировкикоэффициента усиления одного из уси"лителей, например 11, чем обеспечивается компенсация малых изменений температуры внутри корпуса 19.Для обеспечения надежной защиты световодов при длительной эксплуатации они могут быть помещены в чехол из Фторопластовой пленки 20,Предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения температуры не менее 1,53, при непрерывном решении работы 1 год.Это позволяет создать оптимальныйрежим работы силовых трансформаторов, так как точный и непрерывный контроль температуры опасной зоны позволяет эксплуатировать трансформаторы с повышенной нагрузочной мощностью, а также повзоляет вводитьоптимальные конструктивные решенияв трансформаторе и экономить дорогостоящие материалы, что приводит к соответствующему экономическому эфФекту.Формула изобретения1, Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком регулировки, два Фотоприемника, подключенные через двухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управляющему входу блока регулировки, и тержочувствительный элемент, соединенный световодами с исаказ 5317/59 Тираж ВНИИП одписно роектная, 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород точником света и Фотоприемниками, и выполненный в виде полупроводниковой пластины, размещенной на части основания стеклянной поворотной призмы, на другой части которого расположена стеклянная пластина, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях длительной эксплуатации, в него введен отрезаоций светофильтр,10 установленный между фотоприемником, включенным в канал управления источником света электронно-измерительной схемы, и торцом световода, соединенного со стеклянной пластиной. 1 Б2, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что источник света с блоком регулировки содержит светодиод, подключенный к выходу управляемого генератора импульсов, а 682 8оба канала электронно-измерительной схемы содержат последовательно соединенные усилитель и интегрирующий операционный преобразователь.3. Устройство по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что двухканальная электронно-измерительная схема снабжена блоком термостатирования с датчиком температуры, подключенным в цепь регулировки коэффициента усиления одного из усилителей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 669221, кл. О 01 К 11/12, 1977.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ю 2793296/18-10,кл. 6 01 К 11/12, 04.07.79.