Патент ссср 346599

Патент ссср 346599

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИС ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 23.Xll.1970 (№ 1604341/18-10) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 28.V11.1972. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 4Л 111.1972

Ч К! 6 Olk 5/56

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УД» 536.5(088.8) Автор изобретения

В. E. Карпов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности

Заявитель

ТЕРМОМЕТР

Изобретение предназначено для дистанционного измерения температуры и может быть использовано при измерении температуры в труднодоступных местах, например, в скважинах.

Известны дистанционные термометры, преобразующие измеряемую температуру в частоту переменного тока, содержащие консольно закрепленный термочувствительный стержсш,, систему возбуждения вибрации стержня и систему съема сигнала. Зависимость собственной частоты колебаний такого вибрирующего стержня от температуры определяется зависlfмостью от температуры модуля упругости его материала.

Известные термометры характеризуются низкой чувствительностью, которая объясняется отсутствием в вибрирующем стержне внутренних температурно зависимых напря>кепи!1, в результате чего изменение собственной частоты колебаний вибрирующего стержня, обусловленное изменением температуры, определяется только соответствующим изменение 1 модуля упругости материала стержня, а, как известно, величина температурного коэффициента модуля упругости черезвычайно мала.

Для повышения чувствительности в предлагаемом термометре вибрирующий стержень выполнен многослойным с нечетным числом слоев из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширен;!я, п1?ичем слои с Одина!(овым темпеpBT? 1?ным коэффициентом линейного расширения располо>кеиы симметрично относительно центрального слоя, а сечение стержня — симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и плоскости, перпендикулярной к ией.

ТакаЯ констЯ кция IIPIIB03 !IT к появлеииlо в вибрирующем стержне при изменении темпе)Q ратуры внутренних напряжений, повышающих чувствительность измерений.

Ия чертеже схематически и )ображен описываемый термометр.

Стержень 1 выпо Ill(ll из про.!Ольных слоев

15 2, 8 If 4) Прочно Соедин IfffbIX I p? Ã С Д1?угох1.

Слои 2 и 4 выполнены из материала с одинаковым температурным коэффициентом л)шейного расширения с(, отличным от коэффициента а материала слоя 8. Стержень 1 закреплен

2Q консольио в основании прочного корпуса ).

Система возбу>кдсиия поперечных колебаний

cT(.ржня 1 и съема сигналя сОстОит из электромагнитов б и 7, подключенных соответственно ко входу и выходу усилителя 8. Выход

25 усилителя 8 подсоединен непосредственно или через линию связи ко вторичному прибор (частотомеру) 9.

При изменении (например, повыи!еиии) тем1!Сря Гм}?ы ср(. ды, ol(p). ж ll!)III(ll т(рмомст1?, По30 выситс)! T(.м пс pflTW I) f !)и Й() и рм10!пего стс1?ж346599

50 пя 1, что привсдет к его удлинению. Слои >, Л и 4, имеющие разные коэффициенты с(, получат разное удлинение. а так как слои прочно соединены друг с другом, то слои с меньшим коэффициентом сс получат дополнительное удлинение в результате действия на нпх слоев с большим коэффициентом .. На последние, в свою очередь, будут действовать силы сжатия со стороны слоев с малым коэффициентом а. Вознпкя:ощпс в стержне вну Гренине напря>ксеня увеличивают его поперечную и продольную жесткость и, соотвстственlIo, собсTBc(l(l (fo IHcToTA K((. I(ба((((Й стс()>(с((я.

Прп колебянпяк стержня в электромагните 6 наводится переме(шяя э.д.с. с частотой, равной частоте собственнык колебаний стержня.

С выхода усилителя 8 усиленный сигнал поступает на электромагнит 7, который синкро..но с собственной частотой колебаний раскачивает стержень. Этот >кс сигнал поступает через линию связи на вторичный прибор 9. Описанный термометр может работать и в режиме

«запрос — ответ», в котором колебания cTep>( ня 1 позбуждгиотся при прохождении через обмотку электромагнита импульса постоянноГО тОкя, зятем этОт же электрОл(ягнит подключается ко вкоду частотомера, который измеряет собственную частоту затухающих колебаний стержня, В том 11 в другоAI режиме частота собственных колебаний пропорциональна измеряемой температуре, Симметричное расположение боковых слоев относительно центрального слоя исключает появление пзгибных усилий, как это имеет место в биметаллических термочувствительнык элементах. Прочное соединение продольных слоев стержня исключает какое-либо перемещение одного слоя относительно другого, Разница в величинах коэффициентов линейного расширения соседник слоев приведет к появленшо в активных слоях (имеющих больший коэффициент я) внутренних напряжений сжатия, а в пассивных слоях (слоях с меньшим коэффициентом я) — внутренних напряжений растяжения. Равнодействующая внутренних сил будет направлена вдоль продольной оси стержня и приведет i; увеличению поперечнои жесткости стержня, значительно превышающей изменение поперечной жесткости однородного стержня, лише(шого внутренних напряжений, у которого оно пропорционально кор10

35 шо квадратному из температурного изменения модуля упругости материала стержня.

Центральный слой может быть KBK активным, так и пассивным. Далее чередуются пассивные и активныc сло(I. Л1инимальное число слоев — три. Увеличение числа слоев позволит получить более равно ерное распределение внутренних ня((ря>кений.:-Задавая продольныс

>кесткocT(i BKT((в! Iь(.; слоев ..(КОГО больше >кесткостей пассивнык слоев, можно добиться, что пассивные слои будут почти полностью повторять удлипеш(е яктивпык слоев, т. е.

cTcp>Kc(lb б>) T pB(>OTQT в режиме ((змсрсния удлинения, и., наоборот, задавая продольные жесткости пассивнык слоев мнОГО Оольше ripoдольных жесткостей активш.(х слоев, можно добиться работы стержня в режиме измсренп". силы, Поперечное сечение стержня может быть любым: прямоугольным, круглым, овальным и т. д., но обязательно симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей поперечных колебаний. Соотношение высоты и ширины поперечного сечения стержня должно быть таким, чтобы обеспечить наименьшую поперечную жесткость B выбранной для работы плоскости поперечных колебаний стержня. Слои в поперечном сечении могут быть как замкнутыми (например, серия концентрических колец для стержня круглого сечения), так и незамкнуть(ми, которые могут быть расположены как перпендикулярно, так и параллельно выбранной плоскости поперечных колебаний.

Предмет изобретения

Термометр, содержащий консольно закрепленный термочувствительный стержень и систему возбуждения вибрации стержня и съема сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, стержень выполнен многослойным с нечетным числом продольных слоев из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, причем слои с одинаковым температурным коэффициентом линейного расширения расположены симметрично относительно центрального слоя, а сечение стержня — симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и плоскости, перпендикулярной к ней.

346599

Составитель M. Фримштейн

Техред Л. Богданова

Корректор О. Тюрина

Редактор С. Хейфиц

Заказ 2479/3 Изд. № 1076 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2