УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОБЪЕМЕ ВОДНОЙ СРЕДЫ, ВОЗМУЩЕННОЙ ДВИЖЕНИЕМ КОРПУСА СУДНА ИЛИ МОДЕЛИ Российский патент 2016 года по МПК G01K13/00 G01K7/02 

Предлагаемое изобретение относится к области исследования взаимодействия судна или его модели с водной средой, стратифицированной по глубине слоями разной температуры. Устройство в основном используется при проведении лабораторных исследований, когда средствами измерения температур являются термопары из разнородных материалов, генерирующие между спаями разность потенциалов, пропорциональную разности температур, и основано на использовании термопар класса медь-копель.

Известно изобретение по авторскому свидетельству №932277 «Многоточечный цифровой термометр» от 01.06.1982 г. (прототип). Данное изобретение состоит из системы термопар, образованной на общем термоэлектроде, коммутатора, термопреобразователя температуры свободных концов термопар, вычислительного блока, выполняющего в том числе функцию дифференциального усилителя, блока памяти, индикатора, причем термопреобразователь температуры свободных концов соединен с входом коммутатора, первый выход которого соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, а второй соединен с блоком памяти.

Недостаток прототипа заключается в невозможности измерения небольших значений пульсаций температуры на фоне более крупных по величине температур от волновых возмущений.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности регистрации изменений поля температуры относительно текущего среднего значения на участке измерения. Предложенное устройство позволяет осуществить регистрацию изменений пространственных распределений турбулентных пульсаций температуры на фоне более крупных волновых низкочастотных температурных возмущений водных слоев.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом изобретении - устройстве определения параметров поля температуры в объеме водной среды, возмущенной движением корпуса судна или модели, содержащем коммутатор, дифференциальный усилитель, систему термопар, образованную на общем термоэлектроде, горячие спаи которых соединены через коммутатор с первым входом дифференциального усилителя, а холодные спаи соединены со вторым входом дифференциального усилителя, введен электроизолированный от воды стержень, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, например меди, установленный в непосредственной близости от горячих спаев термопар и соединенный с общим холодным спаем термопар, находящимся с ним в тепловом контакте.

Сущность предложения заключается в прямом измерении разности температур между прослойками водной среды относительно среднего значения температуры на участке измерения, определяемой по температуре электроизолированного от воды протяженного стержня, выполненного из материала с высокой теплопроводностью и установленного в непосредственной близости от горячих спаев термопар.

Предлагаемое изобретение поясняется Фиг. 1, на которой изображена схема возможной реализации устройства. На фиг.1 приняты обозначения:

1 - термоэлектрод из копели;

2 - горячие спаи термопар;

3 - медный стержень;

4 - общий холодный спай термопар;

5 - электроизоляционное покрытие медного стержня;

6 - коммутатор;

7 - соединительные провода;

8 - дифференциальный усилитель;

9 - блок сбора данных.

На фиг. 1 изображены совместно размещенные в одном объеме водной среды термоэлектрод 1, горячие спаи термопар 2, установленный в непосредственной близости от них медный стержень 3 и находящиеся в тепловом контакте с ним часть термоэлектрода 1 с общим холодным спаем 4 и защищающее их от воды электроизоляционное покрытие 5. Горячие спаи термопар 2, образованные на термоэлектроде 1, соединены медными проводами 7 через коммутатор 6 с первым входом дифференциального усилителя 8, а общий холодный спай 4, отслеживающий температуру медного стержня 3, соединен со вторым входом дифференциального усилителя 8, выход которого подключен к блоку сбора данных 9.

Электроизолированный от воды медный стержень 3, протяженный по длине участка водной среды, осредняет существующие на этом участке температуры слоев водной среды. В результате находящийся в тепловом контакте с ним холодный спай 4 становится опорной точкой, относительно которой измеряются температуры прослоек воды, касающихся горячих спаев термопар 2. Волновые низкочастотные температурные возмущения слоев водной среды воспринимаются массой медного стержня 3, изменяя значение его температуры (средней для участка измерения), что обеспечивает возможность измерения небольших величин пульсационных составляющих на фоне помех. Коммутатор 6 последовательно подключает к первому входу усилителя 8, соединенного с блоком сбора данных 9, горячие спаи термопар 2, контактирующие со слоями воды.

Опорная точка 4 (общий холодный спай термопар) подключена ко второму входу усилителя 8 постоянно.

Блок сбора данных 9 производит регистрацию информации и ее визуальное представление.

Предложенное устройство может быть применено для проведения измерений незначительных величин турбулентных пульсаций температуры в присутствии крупных низкочастотных температурных возмущений водных слоев.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР, №932277 от 01.06.1982 г.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для исследования взаимодействия судна или его модели с водной средой, стратифицированной по глубине слоями разной температуры. Заявлено устройство определения параметров поля температуры в объеме водной среды, возмущенной движением корпуса судна или модели, содержащее коммутатор, дифференциальный усилитель, систему термопар, образованную на общем термоэлектроде, горячие спаи которых соединены через коммутатор с первым входом дифференциального усилителя, а холодные спаи соединены со вторым входом дифференциального усилителя. Также в устройство введен электроизолированный от воды стержень, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, например меди, установленный в непосредственной близости от горячих спаев термопар и соединенный с общим холодным спаем термопар, находящимся с ним в тепловом контакте. Технический результат - повышение точности термопрофилирования за счет обеспечения прямого измерения разности температур между прослойками водной среды относительно среднего значения температуры на участке измерения, определяемой по температуре электроизолированного от воды протяженного стержня, выполненного из материала с высокой теплопроводностью и установленного в непосредственной близости от горячих спаев термопар. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство определения параметров поля температуры в объеме водной среды, возмущенной движением корпуса судна или модели, содержащее коммутатор, дифференциальный усилитель, систему термопар, образованную на общем термоэлектроде, горячие спаи которых соединены через коммутатор с первым входом дифференциального усилителя, а общий холодный спай соединен со вторым входом дифференциального усилителя, отличающееся тем, что в него введен электроизолированный от воды стержень, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, установленный в непосредственной близости от горячих спаев термопар и соединенный с общим холодным спаем термопар, находящимся с ним в тепловом контакте.

2. Устройство определения параметров поля температуры в объеме водной среды, возмущенной движением корпуса судна или модели по п. 1, отличающееся тем, что стержень выполнен из меди.