УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2005 года по МПК G01K11/22 G01K13/08 

Изобретение относится к системам контроля подвижных объектов и может использоваться для дистанционных беспроводных измерений температуры и взаимного смещения деталей на вращающихся объектах, например, на колесах подвижного состава во время его следования.

Известно устройство для измерения температуры вращающихся тел, которое содержит размещенные в одном корпусе термопреобразователи двух идентичных датчиков теплового потока и нагревателей. Корпус выполняют из высокотеплопроводного материала. Датчики теплового потока располагают в непосредственной близости у вращающегося тела на разных расстояниях от него. В процессе измерения непрерывно отслеживают разность выходных сигналов датчиков теплового потока, изменяя температуру корпуса. Регистрацию температуры корпуса, которую принимают за температуру вращающегося тела, осуществляют в момент равенства нулю разности выходных сигналов датчиков теплового потока (Авторское свидетельство СССР №1649307 А1, G 01 K 13/08, 15.05.91).

К недостатку данного устройства относится необходимость установления этого корпуса в непосредственной близости от контролируемого объекта, что ведет к неточности измерений и сужает функциональные возможности.

Наиболее близким аналогом рассматриваемого устройства является устройство для измерения температуры вращающегося объекта, где на вращающемся датчике, выполненном в виде камеры, имеющей щелевое сопло, установлены резонирующие полости, сообщенные через выходные отверстия с окружающим пространством, клиновой рассекатель и подвижная крышка, сопряженная с преобразователем "температура - линейный размер" (Авторское свидетельство СССР №1825992 A1, G 01 K 13/08, 07.07.93).

К недостаткам данного устройства относится необходимость расположения предложенного устройства в строго заданном положении для попадания струи газа в щелевое сопло и измерение только одного параметра объекта, что сужает функциональные возможности.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного измерения взаимного смещения деталей на вращающихся объектах.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения температуры вращающегося объекта содержит чувствительный элемент, соединенный с входом анализатора спектра и расположенный против датчика температуры, выполненного в виде камеры, имеющей щелевое сопло, первую и вторую резонирующие полости, сообщенные через первое и второе выходные отверстия с окружающей средой, клиновый рассекатель и подвижную крышку, сопряженную с первым и вторым преобразователями "температура - линейный размер", причем клиновый рассекатель, размещен против щелевого сопла, а подвижная крышка установлена в первой и второй резонирующих полостях, в отличие от прототипа содержит генератор звукового сигнала, при этом к генератору звукового сигнала и анализатору спектра подключен чувствительный элемент, а перпендикулярно выходным отверстиям расположена заслонка

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена установка датчика на колесной паре подвижного состава, например локомотива; на фиг.2 - вид камеры датчика сверху; на фиг.3 - датчик температуры, разрез; на фиг.4 - заслонка, общий вид, на фиг.5 - установка датчика температуры и чувствительного элемента на раме локомотива.

Устройство для измерения температуры вращающегося объекта состоит из датчика температуры 1, установленного на вращающемся объекте, например на бандаже колесной пары локомотива, и выполненного в виде камеры. Камера содержит щелевое сопло 2, клиновой рассекатель 3, размещенный против щелевого сопла 2, первую резонирующую полость 4 и вторую резонирующую полость 5 с переменными объемами, крышку датчика 6, первое выходное отверстие 7 и второе выходное отверстие 8, первый преобразователь 9 и второй преобразователь 10 "температура - линейный размер", выполненные, например, в виде сильфонов и сопряженные с крышкой датчика 6 и подвижной крышкой 11. Устройство также включает в себя чувствительный элемент 12, выполненный в виде микрофона, анализатор 13 спектра, заслонку 14, которая одним концом жестко закреплена на ободе колеса и в нормальном положении не закрывает выходные отверстия 8, 9, и генератор звуковых сигналов 15. Датчик температуры 1 расположен на бандаже колесной пары локомотива 16, одетом на обод колеса 17, а чувствительный элемент 12 - на раму тележки локомотива.

Устройство работает следующим образом.

При вращении объекта излучаемый из микрофона 12 звуковой сигнал попадает в щелевое сопло 2, далее обтекая клиновой рассекатель 3, он отклоняется в одну из резонирующих полостей, например первую резонирующую полость 4, ограниченную сверху подвижной крышкой 11, а снизу днищем камеры, где создается импульс звукового давления, который излучается через первое выходное отверстие 7. Одновременно этот импульс звукового давления из первой резонирующей полости 4 перебрасывает звуковой сигнал во вторую резонирующую полость 5, где импульс звукового давления излучается через второе выходное отверстие 8 и далее этот процесс повторяется.

При изменении температуры вращающегося объекта подвижная крышка 11 перемещается под действием первого 9 и второго 10 преобразователей "температура - линейный размер", которые удлиняются пропорционально повышению температуры и, соответственно, укорачиваются при ее понижении; это приводит к уменьшению или увеличению объема первой 4 и второй 5 резонирующих полостей, а следовательно, и частоты излучаемого устройством звукового сигнала. При провороте колеса, т.е. при смещении бандажа колесной пары локомотива 16 относительно обода колеса 17, заслонка 14 закрывает первое 7 и второе 8 выходные отверстия и звуковой сигнал блокируется. В общем случае звуковой сигнал воспринимается чувствительным элементом 12 и фиксируется на анализаторе спектра 13, о величине температуры вращающегося объекта судят по показаниям анализатора спектра 13. На экране анализатора спектра 13 фиксируется спектр акустического сигнала, излучаемого датчиком температуры 1, т.е. распределение амплитуды звукового давления по частоте. Предварительно оттарировав зависимость интегральных характеристик спектра от температуры вращающегося объекта, по изменению частоты колебаний звукового сигнала можно судить о температуре объекта. При отсутствии звукового сигнала во время следования подвижного состава имеет место небольшое смещение бандажа колесной пары локомотива 16 относительно обода колеса 17, но имеющее решающее значение, а при регулярном пропадании сигнала имеет место проворот колеса, ведущий за собой сход подвижного состава.

Техническое обслуживание датчика температуры 1 осуществляется с помощью подачи в первую 4 и вторую 5 резонирующие полости через щелевое сопло 2 давления воздуха. Это позволяет прочистить первое 7 и второе 8 выходные отверстия и произвести проверку датчика температуры 1 на готовность к работе.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства актуальные для данной области применения, за счет совмещения устройства для измерения температуры с приспособлением определения смещения на вращающихся объектах, использовать микрофон не только как чувствительный элемент, но и как генератор звукового сигнала.

Изобретение относится к системам контроля подвижных объектов и может использоваться для дистанционных беспроводных измерений температуры. Устройство содержит генератор звукового сигнала, чувствительный элемент, соединенный с входом анализатора спектра и расположенный против датчика температуры. Датчик температуры выполнен в виде камеры, имеющей щелевое сопло, первую и вторую резонирующие полости, сообщенные с окружающей средой, клиновый рассекатель и подвижную крышку, сопряженную с преобразователями “температура - линейный размер”. Перпендикулярно выходным отверстиям резонирующих полостей расположена заслонка, которая одним концом жестко закреплена на ободе колеса и в нормальном положении не закрывает выходные отверстия. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет дополнительного измерения взаимного смещения деталей на вращающихся объектах. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для измерения температуры вращающегося объекта, содержащее чувствительный элемент, соединенный с входом анализатора спектра и расположенный против датчика температуры, выполненного в виде камеры, имеющей щелевое сопло, первую и вторую резонирующие полости, сообщенные через первое и второе выходные отверстия с окружающей средой, клиновый рассекатель и подвижную крышку, сопряженную с первым и вторым преобразователями “температура - линейный размер”, причем клиновый рассекатель размещен против щелевого сопла, а подвижная крышка установлена в первой и второй резонирующих полостях, отличающееся тем, что введен генератор звукового сигнала, при этом к генератору звукового сигнала и анализатору спектра подключен чувствительный элемент, датчик температуры установлен на бандаже колесной пары, а перпендикулярно выходным отверстиям расположена заслонка, которая одним концом жестко закреплена на ободе колеса и в нормальном положении не закрывает выходные отверстия.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве чувствительного элемента выполнен микрофон.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве первого и второго преобразователей “температура - линейный размер” выполнены сильфоны.