Устройство для измерения температуры вращающихся объектов Советский патент 1983 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано, для измерения температуры поверхности вращающихся объектов.

Известно устройство для измерения температурь вращающихся объектов/ содержащее установленный на и снабженный постоянным магнитом термочувствительный элемент, вьшолненный в виде полого тела из материала с высоким температурным коэффициентом линейного расширения, и укрепленный неподвижно магнитоуправ.ляемый контакт .ll.

Основным недостатком такого устройства является невозможность обеспечения из-за выполнения термочувствительного элемента объемным надежного теплового контакта между последним и поверхностью объекта измерения что вызывает значительные погрешности измерения.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является -устройство для измерения температуры вращающихся объектов, в котором используется оптический канал связи со стационарными источником света и фотоприемником. В устройстве сигнал от установленного на объекте термочувствительного элемента управляет амплитудой или частотой световых импульсов,воспринимаемых неподвижным приемником излучения 2.

Недостатком устройства является невысокая чувствительност.ь. Кроме того. Необходимость размещения на вращающемся объекте источников Ьитания и других активных элементов снижает надежность устройства, ограничивает срок непрерывного измерения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства. ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры вращающихся объектов,содержащем термочувствительный элемент установленный на объекте и оптически связанный с .неподвижньви|И источником света и фотопрйемкиком, соединенным со счетчиком импульсов, термочувствительный элемент выполнен в виде двух расположенных навстречу друг другу и частично перекрывающихся пластин из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, закрепленных своими противоположными торцами на вращающемся объекте, причем на поверхность нижней пластины нанесена растровая решетка.

На чертеже схематически изображено устройство для измерения температуры поверхности вращающихся объектов .

Устройство содержит установленный на вращающемся объекте 1 и находящийся с ним в тепловом контакте термочувствительный элемент, состоящий из нижней тонкой пластины 2, на которую нанесен растр 3, выполненный в виде чередующихся контрастных линий (черных и светоотражающих) и верхней пластины 4, закрывающей часть растра 3. Пластины 2 и 4 выполнены из материала, обладающего большим коэффициентом теплового расширения, например алюминия, Причем каждая из них жестко прикреплена к вращающемуся объекту 1 только одним концом с противоположных сторон (место, крепления указано на чертеже штриховкой) так что их свободные концы при измерении температуры имеют возможность перемещаться под направляющей пластиной 5, прикрепленной к вращающемуся объекту 1. Через оптическую систему 6 и растр 3 имеют оптическую связь источник 7 света, например, лазер или лампа накаливания и фотоприемник 8, подключенный к счетчику 9 импульсов .

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемой температуры свободные концы пластин 2 и 4 имеют возможность перемещаться, причем в противоположных направлениях. При этом число видимых линий растра

3,т.е. линий, не закрытых пластиной

4,изменяется, что служит информацией об измеряемой температуре. Излучение источника 7 с помощью оптической системы 6 фокусируется в виде светового пятна малых размеров на растр 3, о.тражается от него и попадает на фотоприемник 8-. При вращении объекта 1 световое пятно пересекает линии растра 3 и модулируется

им так, что на выходе фотоприемника

В появляются импульсы, число KOTOfWX

за один период вращения равно числу видимых линий растра 3, Счетчик 9 импульсов производит подсчёт числа импульсов, пришедших за один период вращения объекта 1, которое однозначно связано с измеряемой температурой. Для обеспечения лучшего теплового контакта и предотвращения коробления пластин 2 и 4 (например, при больших скоростях вращения) указанные пластины должны быть прижаты к объекту I яапр ляющей 5 по всей их площади, а для считывания линий растра 3 может быть оставлено небольшое окно.

Наличие двух термочувствительных пластин, закрепленных на объекта измерения навстречу одна другой,позволяет вдвое увеличить чувствительность предлагаемого устройства, так как с повышением температуры вэаимоперемещение пластин равно сумме удлинений каждой из них в отдельноети. При изменении измеряемой температуры на один градус число видимых линий растра увеличится на величину

, .

где dj, - коэффициент теплового расширения пластин 2 и 4; 8j, - длина одной пластины; - плотность нанесения линий jO растра или разрешение оптической системы.

Порог чувствительности устройства определяется по формуле

лТ-0)

2«ffe,%

Например, коэффициент теплового расширения алюминия град, плотность нанесения линий растра обеспечиваемая фотохимическим методом, рр - 100 линий/мм, Kvi-lOO мм, Тогда согласно формуле (1) порог .чувствительности предлагаемого устройства AT f- . При использовании современных методов измерения Линейных размеров с помощью интерферомет0ров чувствительность предлагаемого устройства может быть зна:чительно улучшена.

Устройство не содержит установлен ных на вращающемся объекте источника питания и других активных элементов,

5 что повышает его нащеЖность и увеличивает срок непрерывного измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВРАЩАОДИХСЯ ОБЪЕКТОВ/ содержащее термочувствительный элемент, установленный на объекте и оптически связанный с Неподвижными источником света и фотоприемником, соединенньм со счетчиком импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения чувстви- ельности и надежности устройства, термочувствительный элемент выполнен в виде двух расположенных навстречу друг другу и частично перекрывающихся пластин из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, закрепленных своими противоположными торцами на вращающемся объекте, причем на поверхность нижней пластины нанесена (Л рас тров а я решет к а. tsD да о со