Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения температуры за счет исключения влияния на результат измерения радиуса детали, температуру которой измеряют. На вход вихретокового датчика 8 поступает сигнал от управляемого генератора 1, управляющий вход которого в режиме настройки соединен через переключатель 3 с источником опорного напряжения 7, а в режиме измерения - с выходом интегратора 2, на вход которого подается сигнал с выхода сумматора 4, суммирующего сигналы с выхода фазометра 6 и первого задатчика напряжения 5. С выходов вихретокового датчика 8 сигналы поступают на входы фазометра 6 и амплитудных детекторов 9, 10. Делительные устройства 11, 12, 13, второй задатчик напряжения 14 формируют сигнал, пропорциональный температуре детали, который поступает на индикатор 15. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU„„1529054 А 1 (50 4 С 01 К 7 36 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АSTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4344422/24-10 (22) 15.12 ° 87 (46) 15,12.89. Бюл. Ь 46 (71) Пермский политехнический институт (72) В.Г.Мелентьев, В,А.Панов, С.А,Панов и Б.И.Яхинсон (53) 536.53(088.8) (5e) Патент Великобритании 1 1533812, кл. G 01 К 7/36, опублик, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1196700, кл. G 01 К 7/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗКЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения температуры эа счет исключения влияния на результат измерения радиуса детали, температу2 ру которой измеряют. На вход вихретокового датчика 8 поступает сигнал от управляемого генератора l управляющий вход которого в режиме настройки соединен через переключатель 3 с источником опорного напряжения 7, а в режиме измерения — с выходом интегратора 2, на вход которого подается сигнал с выхода сумматора 4, суммирующего сигналы с выхода фазометра 6 и первого задатчика напряжения 5. С выходов вихретокового датчика 8 сигналы поступают иа входы фазометра 6 и амплитудных детекторов 9, 10. Делительные устройства 11 13, второй задатчик напряжения 14 формируют сиг6 нал, пропорциональный температуре детали, который поступает на индикатор 15. 3 ил, С:

1 529054

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в информационно-иэмерительных системах, а также в системах контроля технологических процессов.

Целью изобретения является повышеролируемой детали.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг,2 — схема управляемого генератора; на фиг.3 схема вихретокового датчика.

Устройство для измерения темпера— туры содержит управляемый генератор

1, интегратор 2, переключатель 3, сумматор 4, первый задатчик 5 напряжения, фазометр 6, источник 7 опорного напряжения, вихретоковый датчик 8, два

20 амплитудных детектора 9 и 10, первое ° второе и третье делительные устройства (ДУ ) 11-13, второй задатчик напряжения 14 и индикатор 15.

Управляемый гецератор 1 (фиг.2) может состоять из преобразователя напряжение — частота (ПНЧ) 16, компаратора 17, двоичного счетчика 18, постоянного программируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 19, цифро25

30 аналогового преобразователя (ЦАП) 20.

В зависимости от величины напряжения, поступающего на вход ПНЧ ) 6, изменяется частота треугольного напряжения на выходе ПНЧ,, Сигнал напряжения треугольной формы преобразуется компаратором 17 в прямоугольные импульсы, которые подсчитывают— ся двоичным счетчиком 18, при этом код на его выходе меняется с приходом каждого нового импульса, Выходной код счетчика 18 является адресом

40 ячейки ППЗУ 19, в ко торые з аписаны отсчеты синусоиды, Последние ЦАП 20 преобразуются в аналоговый сигнал, Частота синусоидального сигнала при этом линейно изменяется с иэме— некием управляющего напряжения при линейной характеристике ПНЧ 16.

Вихретоковый датчик 8 (фиг,3) может быть выполнен, например, в виде двух катушек: катушки контроля, подключенной через резистор 21 к управляющему генератору 1, и катушки холостого, хода, Каждая катушка представляет собой нетокопроводящий ци45

55 линдрический каркас, на который намотаны две обмотки: возбуждающая и изние точности измерения температуры за счет исключения влияния на результат измерения изменения радиуса конт- 10 мерительная. Например, катушка контроля состоит из каркаса, на который по всей длине наматывают возбуждающую обмотку 22, на которую помещают измерительную обмотку 23, Точно так же расположены обмотки 24 и 25 катушки холостого: хода. Контролируемую деталь при этом помещают в катушку контроля. Катушка холостого хода в этом случае остается без детали. Обмотки 23 и 25 должны работать в режиме холостого хода. Для этого входное сопротивление амплитудных детекторов 9, 10 и фазометра 6 должно быть велико (ед. МОм), Устройство работает следующим образом.

Первоначально осуществляется настройка устройства. В режиме настройки в вихретоковый датчик 8 помещают деталь при известной температуре, переключатель 3 устанавливают в н 11 положение н, При этом на управляющий вход генератора 1 поступает опорное напряжение, Генератор 1 начинает вырабатывать сигнал первой начальной частоты Q,. Сигнал напряжения с выхода фазометра 6, пропорциональный углу сдвига фаз между сигналами вноси,мого напряжения, поступающего с катушек 23 и 25 и напряжения холостого хода, поступающего с катушки 25, подается на первый вход сумматора 4.

Настройкой задатчика напряжения 5 добиваются, чтобы показание напряжения на выходе сумматора 4 было равно нулю (измеритель напряжения "на выходе сумматора на фиг,! не показан), Напряжение с выхода задатчика 5 напряжения косвенно фиксирует начальный сдвиг фаэ между сигналами вносимого напряжения и напряжения холостого хо.— да, В делительном устройстве 11 происходит деление напряжения с выхода амплитудного детектора 9 на напряжение с выхода амплитудного детектора 10, в результате чего на его выходе формируется относительное вносимое на.о ряжение I å о н ч-

В делительном устройстве 12 происходит деление сигнала с выхода делителвного устройства 11 на сигнал с выхода задатчика 14 напряжения.

Напряжение на выходе задатчика напряжения 14 устанавливается таким, чтобы на выходе делительного устройства 12 было единичное напряжение.

054 6 хода) станет равно начальному, вафик сированному в режиме настройки значению, на выходе делительного устройства 11 будет относительное вноси,«,к

МОЕ НалряжЕНИЕ U e„=1> «» /<1„«, СО даваемое контролируемой деталью.

Так как на выходе задатчика 14 напряжения имеем относительное вносио мое напряжение 1!ц„ от детали при

4 известной температуре, то на выходе делительного устройства 12 имеем на<>,к г>ряжение 1I<>„«/1> tt„„°

При этом частота Я„на выходе генератора 1 будет равна (3) (3 = K-1 и к «

5 1529

При этом напряжение на выходе эадатчика 14 равно относительному вносио мому 1> „от детали при известной температуре, помещенной в датчик 8, 5

В режиме измерения температуры в датчик 8 помс щак>т контролируемую де— тадь с неизвестной температурой, переключатель 3 устанавливают в положеtt 11 ние р „ и ри котором выход инте г р атора 2 соединяется с управляющим в ход ом г е;-1 е рато р а 1 . Нагрев детали п риводит к росту в ыходно го напряжения фаз< метра 6, при этом на выходе сумматора 4 появляется сигнал, отличный от нуля, напряжение 11з выходе интегратора 2 увеличивается, что приводит к росту часготы 5>.>ход ых колебании генератора I.

Увеличение час;оты колебаний проис-2() ходит до тех пор, пока разность фаз между входными сигналами фазометра <> не будет равна величине, зафиксированной в режиме настройки.

В случае равенства углов сдвига фаз можно записать: где К вЂ” постоянный коэффициент; I >t напряжение на вьгходе интегратора.

Коэффициент передачи делительн<— го устройства 13 настраивают таким образом, чтобы он был равен (>о (ь/ К.

Тогда напряжение на выходе де;;ительного устройства 13 равно о <>

I пн «- (»> о о U et< «- () о G<>

=(! к ° (4) ! и К I> eutt +><

Хо = Хк (1)

1,2

xî () РО (R,>,x, (» Р „(»„ значение <об«б>Ji 1 1>оl о цар >«1етра цри и 3 3Q вес тной и íP<»веc I í<»I Tåìïера Tурах, Яо,, +>< — частот . пр1 известной и неизвестной темпер-, гурах; П> „, (О,„к — аб, qî с О лю т н а я M, I à í è I H; l я 11 р О н и ц л Р м О с т ь и I T E — риала детали llри и>вестной и неизвесT

35 ной температурах; Ge, („— удельная электрическа51 проводимость материа— па детали при цзве - тной и неи >sec Tной темпера ург>х; R u R — ради5с детали при известн«<> и <еиэвестной тем 4О пе ра турах

Так как дпя 1;:ферромагнитного ма— терн<1-ча «<>= !т><>, о

<>

43o G>Z Re -<1„ :о со Ge î I 5<5>»

R<> !» где 1 (— 1»» (-,- -); R РалиУс о измерител н кй <> <>отки» !» Нвн « пн« амплитудhl относ>>ге г>нного вносимого 5О напряжения соот> е Tñòâåííî в режиме настройк;1 при начальной температуре и в режи.>е измерения в момент равенства текуще>о угла сдвига фаз зафиксирг ванн<>му i.«рв<,начальному углу. 55

Когда т<.к;щ<-е значение угла сдвига ,к фаэ МЕЖДУ 1 НОС .МЫМ НаПРЯжЕНИЕМ Ьп„ и опорным !,„ (1>ацряжением холостого

Для каждого материала существует однозначная зависимость между удельной электропроводностью <. и его температурой, поэтому «ыходной сигнал делительного устройстра 13 будет однозначно связан с измеряемой температурой. Шкала индикатора 15 градуируется в единицах измеряемой т<м>>;:— ратуры.

Значение начальной частоть> <,> вы« бирают из условия:

2 х к > --«ЛЛТ=г, 5 !

>>о Ro < о

ГДЕ !0о — МаГНИтНаЯ ПРОНИЦаЕМОСт>

z вакуума; х „, =I — 10, так как при этих условиях набл><>дают максимум чувствительно<.ти фазы выходного напряжения датчика к удельной электропроводности (температуре) материала конт!>олируемой детали.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения температуры, содержащее управляемый генера-. тор, вихретоковый датчик, интегратор, сумматор, входы которого соединены с выходами фазометра и первого эадатчика напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьплении т« ч7 1529054 в ности за счет исключения влияния на

Фиг. Я

6,9

Фиг. У

Составитель В.Куликов

Редактор H.Ãîðâàò Техрвд M.Õoäàíè÷ Корректор Т.Палий

Заказ 7840/36 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 результат измерения изменения радиуса контролируемого объекта, в него введены источник опорного напряжения, переключатель, три делительных устрой5 с.тва, второй эадатчик напряжения и два амплитудных детектора, входы которых подключены к первому и второму выходам вихретокового датчика, соеди- 1 ненным соответственно с первым и вторым входами фаэометра, а выходы амплитудных детекторов соединены с входами первого делительного устройства, вы-, ход которого подключен к первому вхо- 15 ду второго делительного устройства, 1 второй вход которого соединен с выхо-. дом второго эадатчика напряжения, а выход подключен к первому входу.третьего делительного устройства, выход которого соединен с входом индикатора, а второй вход — с первым неподвижным контактом переключателя и выходом интегратора, вход которого подключен к выходу сумматора, причем второй неподвижный контакт переключателя соединен с выходом источника опорного напряжения, а подвижной контакт соединен с управляющим входом управляемого генератора, выход которого соединен с входом вихретокового датчика.