Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K5/32 

Изобретение относится к контрольно-измеритель1юй технике, а именно к устройствам, предназначенным для измерения и контроля температуры в сосудах малого объема, и может быть использовано в различных областях науки и техники, в том числе для точ ного измерения или контроля температуры биожидкостей в кюветах, пробирках и других подобных сосудах малого объема, используемых в медицинской лабораторной практике. Известны устройства для измерения температуры жидкости или газа в виде манометрических термометров, принцип действия которых основан на зависи мости давления ( объема / заполнителя термосистемы этих термометров (газ, жидкость ) от температуры измеряемой среды. Указанные термометры содержат термобаллон присоеданенный с помощью гибкого капилляра к манометру, в качестве ко торого может быть использован мембранный или жидкостной дифференциальный манометр компенсационного типа с компенсатором дав- , ленйя С 1 3. Недостатками указанных термометров являются большие габариты термобаллона, исключающие возможность измерения температуры жидкости в сосудах малого объема, а также низкая чувствительность и точность измерений, обусловленные большой жесткостью и нестабильностью упругого чз ствительного элемента их манометров. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термобаллон, заполненный газом и соединенный капилляром с одним плечом элемента сравнения, выполненного в виде жидкостного дифференциального нуль-индикатора, к другому плечу которого подключен блок принудительной компенсации его объема C2J Недостатками такого устройства являются большие габариты термобаллона, а также сложность его схемного и конструктивного решения, в частности узла, предназначенного для учета погрешностей, обусловленных местными изменениями температуры окружающей среды. « Цель изобретения - повьш1ение чувствительности и точности измерений в сосудах малого объема. Для достижения поставленной цели в устройство для измерения температуры, содержащее термобаллон, заполненный газом и соединенный капилляром с одним плечом элемента сравнения, выполненного в виде жидкостного ;щфференциального нуль-индикатора, к другому плечу которого подключен блок принудительной компенсации его объема,введен герметичный сосуд со средством для измерения его начального объема, сообщающийся с обоими плечами дифференциального нуль-индикатора, снабженными в нижней части расширениями, а в верхней - сообщающимися между собой через патрубок с запорным краном, причем блок принудительной компенсации объема нульиндикатора снабжен дополнительным термобал-поном, заполненным газом и соединенным капилляром с вторым плечом элемента сравнения, а параллельно обоим капиллярам в непосредственной близости от них расположены введенные дополнительные два капилляра, герметично заглушенные с одного конца, другой конец каждого из которых соединен с противоположным плечом нуль-индикатора. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство состоит из двух симметричных ветвей, включающих каждая термобаллон 1, соединительный капилляр 2, дополнительный капилляр 3 и одно из плеч дифференциального нуль-индикатора 4 давлений. Дифференциальный нуль-индикатор 4 выполнен в виде системы из трех сообщающихся сосудов 5, 6 и 7, частично заполненных маловязкой рабочей жидкостью, например подкрашенным спиртом. Сосуды 5 и 6 выполнены с сужениями в верхней части в виде цилиндри-. ческих трубок 8 и 9 малого диаметра, которые могут сообщаться (или разъединяться )между собой через патрубок 10 С запорным краном 11. Трубки 8 и 9 снабжены измерительными шкалами 12. Сосуд 7, являющийся уравнительным, представляет собой герметичный закрытый резервуар, снабженный в верхней части средством для принудительного изменения его начального объема, например , в виде сильфона 13. Последний снабжен винтовым приводом I4, который предназначен для его перемещения вдоль продольной оси, и помещен внутрь кожуха 15, заполненного водой для уменьшения влияния изменений температуры окружающего воздуха. Отверстия 16, находящиеся в верхней части кожуха 5, служат для заполнения его/йодой. Дополнительные капилляры 3 подклю чены через тройники 17 к основным капиллярам 2, соединяющим термобалло ны 1 с трубами 8 и 9 сосудов 5 и 6 дифференциального нуль-индикатора 4, и предназначены для автоматической компенсации влияния местных изменений температуры окружающей среды, например, за счет местного перегрева .воздуха внутри, корпуса прибора, в ко тором установлена рабочая кювета с измерительным термодатчиком. Свободные концы Г8 дополнительных капилляров 3 герметично заглушены. Автоматическая компенсация влияния местних изменений температуры осуществляется за счет того, что каж дый из допблнительных капилляров 3 включен в противоположную измеритель ную ветвь устройства и проложен па- раллслыго соответствутощему капилляру 2, в непосредственной близости от него. Устройство работает следуюпщм образом. Один из термодатчиков 1 помещают внутрь сосуда малого объема, в котором необходимо измерить или контролировать температуру (например, в кювету 19, как показано на фиг, I), а другой, также находящийся в аналогичном сосуде (кювете), помещают внутрь сосуда 20 большего по сравнению с кюветой 19 объема, снабженного средством для подогрева его внутренней полости (например, в термостат) с помещенным внутрь его образцовым термометром 21, Изменяя температуру j внутри сосуда 20 на требуемую величину, контролируемую с помощью образцового термометра 21, добиваются равенства уровней рабочей жидкости в измерительных трубках 8 и 9 сосудо 5 и 6. Равенство уровней жидкости в труб ках 8 и 9 свидетельствует о равенств давлений во внутренних полостях терм баллонов 1,а значит и о равенстве тем ператур. При этом о величине измеряе мой температуры в кювете судят по по казанию образцового термометра 21, -Для повьщтения чувствительности и точности измерений в предлагаемом устройстве предусмотрена возможность создания повышенного начального давления PJJ внутри газовых полостей термобаллонов 2, от значения которого зависит масштаб шкалы измерений в соответствии с формулой PoUoit о, где Рд, TQ - начальные значения давления и температуры воздуха внутри термобаллонов;t - измеряемое (контролируемое отклонение температуры жидкости в -кювете;объем газовой полости внутри каждого из термобаллонов ; суммарный объем газовой полости внутри соединительного капилляра и измерительной трубки 8 (9). С этой целью, вращая винтовой привод 14, сжимают с помощью сильфона 13 газ (воздух) внутри уравнительного сосуда 7 на заданную величину, приводя при этом начальные уровни жидкости в сосудах 5 и 6 к нулевым отметкам шкал I2 в измерительньре трубках 8 и 9, При этом величина повышенного давления Р зависит от соотношения объемов газовых полостей уравнительного сосуда 7 и объемов сосудов 5 и 6 вместе с основными и дополнительными капиллярами и термобаллонами, а также от степени сжатия газа в уравнительйом сосуде 7, осуществляемом с помощью сильфона 13, и может быть без особого труда рассчитана, так как все указанные параметры известны. Оценка точности предлагаемого устройства показывает, что при внутреннем объеме термобаллонов, равном U,j 0,5 см , и внутренних диаметрах измерительных трубок, равных ви 0 мм (S 0,002 см), погрешность измеренной температуры с помощью предлагаемого устройства не превьш1ает + 0,1°С, даже без создания по.вьш1енного давления во внутренних полостях термодатчиков При создании повышенного начального давления, равного, например, PQ 2 кгс/см, погрешность измерений может быть уменьшена до ± 0.05 С,

Произведенная авторами экспериментагхьная проверка на изготовленном макете устройства полностью подтвердила его высокую чувствительность и точность.

Отсутствие кинематических узлов обусловливает простоту конструкции устройства и выйокзпо надежность действия. Кроме того, использование предлйгаемого устройства для измерения емпературы в малых объемах позболяет получить по сравнению с известными устройствами высокую чувствительность, точность и стабиль-ность показаний, а также возможностдистанционной передачи показаний без дополнительных погрешностей и усложнения конструкции уч:тройства. Малые габариты термодатчиков обеспечивают возможность одновременного измерения температуры в различных точках в сосудах малого объема, а также возможность их встраивания в стенки этих сосудов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термобаллон, заполненный газом и соединенный ка: пилляром с одним плечом элемента сравнения вьтолненного в виде жид-г костного дифференхщального нуль-индикатора, к другому плечу которого подключен блок принудительной компенсации его объема, отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности а негб введен герметичный сосуд со средство) для изменения его начального объема, сообщающийся с «0оими плечами дифференциального нуль-индикатора, снабженными в нтгаей части расф(рениями, а в верхней - сообщаюб(имнся между собой через патрубок с запорным краном,, причем блок принудительной компенсации объема нуль-индикатора снабжен дополнительным тepмoбaллoнo f, заполненным газом и соединенным; капилляром с вторым плечом элемента сравнения, а параллельно обоим капил(Л лярам в непосредственной близости от них расположешл введенные дополнительные два капилляра, герметично заглушенные с одного конца, другой конец калпого из которых соединен с противоположным плечом нуль-инДикао ел тора. со iCX) 4

а