СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ ТЕРМОПАРОЙ Российский патент 1997 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к области измерения температуры электрическими методами и может быть использовано для измерения температуры вращающихся объектов.

Известен способ измерения температуры вращающегося объекта термопарой [1] заключающийся в том, что электрическую связь между вращающимся объектом и измерительной аппаратурой осуществляют скользящими контактами, состоящими из колец и щеток, рабочий спай термопары располагают в месте измерения температуры на вращающемся теле, свободные спаи, образованные соединением отводящих проводников, присоединяемых к контактным кольцам, и находящиеся также как и рабочий спай на вращающемся объекте, изолируют от внешней среды кожухом с теплоизоляцией, контролируют температуру среды внутри этого кожуха с помощью дополнительной стационарной термопары, измеряют ее ЭДС и по ней находят поправку на температуру свободных концов термопары, снимают термоЭДС с контактных колец и определяют температуру с учетом найденной поправки.

Указанный способ позволяет учесть температуру свободных концов и уменьшить влияние термоЭДС, возникающих в местах соединения колец токосъемников с термоэлектрической цепью вращающейся термопары за счет изготовления отводящих проводников и колец из одного и того же материала.

Недостатком способ является то, что в зоне трения скольжения между щетками и кольцами возникает дополнительная контактная термоЭДС, причем она возникает даже при однородных материалах кольца и щетки и накладывается в виде помех на величину измеряемого сигнала.

Заявляемое изобретение решает задачу исключения влияния термоЭДС скользящего контакта электрическим методом.

Это достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что электрическую связь между вращающимся объектом и измерительной аппаратурой осуществляют скользящими контактами, состоящими из колец и щеток, измерительный сигнал получают от термопары, рабочий спай которой помещают в место измерения температуры, свободные концы спаивают с двумя отводящими проводниками, образующими с проводами термопары компенсационные термопары и присоединенными к кольцам, температуру компенсационных термопар измеряют с помощью дополнительной стационарной термопары, по ЭДС которой определяют поправку на температуру свободных концов измерительной термопары, отличительным является то, что щетки изготавливают из двух изолированных друг от друга электродов, одновременно скользящих по контактным кольцам и образующих с ними две термопары, создающие ЭДС противоположного знака, причем материалы электродов подбирают так, чтобы характеристики термопар были подобны, разность этих термоЭДС подают на реостат и перед началом измерений перемещением движка реостата добиваются ее равенства нулю при заданной температуре в контактной зоне, что соответствует равенству потенциала движка реостата потенциалу кольца. Измеряемую температуру определяют по термоЭДС, снимаемой с движков реостатов, стоящих в цепи двух токосъемников.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом. Рабочий спай термопары 2 располагают в месте измерения температуры на вращающемся объекте 1, свободные концы спаивают с двумя отводящими проводниками, присоединенными к контактным кольцам, изолируют полученные термопары 5 и 6 от внешней среды кожухом с теплоизоляцией 7 и контролируют их температуру стационарной термопарой 8, разность термоЭДС термопар, образованных электродами токосъемников 9 и 10 с контактными кольцами подают на реостаты 11 и 12, с движков которых снимают термоЭДС и по ней определяют температуру с учетом поправки на температуру свободных концов измерительной термопары 2, найденной по напряжению от стационарной термопары 8.

Пример.

Предлагаемый способ измерения температуры термопарой реализовывали следующим образом.

Осуществляли измерение температуры внутреннего кольца подшипника качения 1 сварной термопарой 2. В кольце подшипника высверливали отверстие, в которое вкладывали рабочий спай термопары, электроды крепили к поверхности вала и отводили к месту расположения медных контактных колец 4.

Свободные спаи 5 и 6, образованные соединением отводящих от контактных колец проводников также, как и рабочий спай, располагали на валу и изолировали их от внешней среды кожухом с теплоизоляцией 7. Температуру среды внутри этого кожуха контролировали дополнительной стационарной термопарой 8, по показаниям потенциометра, подключенного к ней определяли поправку на температуру свободных спаев измерительной термопары. Передачу измерительного сигнала осуществляли скользящими контактами, состоящими из колец и щеток. Каждую из щеток выполняли из двух электродов, одновременно скользящих по контактным кольцам, материал одного электрода хромель, другого алюмель. Разность термоЭДС встречно включенных термопар хромель медь, медь алюмель, подавали на реостаты 11 и 12.

При калибровке перед началом измерений вал с токосъемниками помещали в термостат с заданной температурой и перемещением движков реостатов 11 и 12 добивались равенства нулю разностей термоЭДС термопар хромель медь, медь - алюмель для каждого токосъемника. Температуру калибровки определили из соотношения t_k 0,83 t, где t максимально возможная температура в зоне скользящего контакта токосъемника.

В процессе измерения по термоЭДС, снимаемой с движков реостатов, стоящих в цепи двух токосъемников, с учетом поправки от стационарной термопары определяли температуру внутреннего кольца подшипника.

В качестве приборов PV1 и PV2 использовали автокомпенсационные микровольтнаноамперметры Р325, термоЭДС, снятые с движков реостатов 11, 12 и стационарной термопары 8 измеряли с помощью потенциометров Р332.

Изобретение позволяет производить компенсацию термоЭДС, возникающих в токосъемнике в широком диапазоне температур.

Использование: может быть использовано для передачи электрических сигналов с движущихся объектов к неподвижной измерительной аппаратуре. Сущность изобретения: электрическую связь движущегося объекта с измерительной цепью осуществляют с помощью скользящего контакта, выполненного из двух изолированных друг от друга электродов, одновременно скользящих по движущемуся объекту и образующих с ним термопары, включенные в электрическую схему, с выхода которой снимают сигнал, идущий от щеток; материалы электродов термопар выбирают так, что они создают термоЭДС противоположного знака, термопары включают в два активных смежных плеча мостовой схемы, балансировку которой достигают регулировкой активных сопротивлений в двух других плечах моста. 1 ил.

Способ измерения температуры вращающихся объектов термопарой, заключающийся в том, что рабочий спай термопары, выполненной со свободными спаями, располагают на вращающемся объекте в месте измерения температуры, соединяют свободные спаи термопары с измерительной аппаратурой через скользящие контакты, выполненные из колец и щеток, при этом свободные спаи и дополнительную стационарную термопару помещают в кожух с теплоизоляцией, по ЭДС дополнительной стационарной термопары определяют поправку на температуру свободных спаев термопары, а температуру вращающегося объекта определяют по показаниям измерительной аппаратуры с учетом определенной поправки, отличающийся тем, что каждую щетку контактов изготавливают из двух электродов, образующих с соответствующим кольцом контакта две встречно включенные термопары, разность термоЭДС которых подают на соответствующий реостат, соединенный с измерительной аппаратурой, при этом перед определением температуры приводят при заданной температуре указанную разность термоЭДС к нулю путем перемещения движка каждого реостата.