Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/32 

/ г /-П1 в

ХХХ////Х///Х/Х///Х////7///Х

ХХ 7/ХХХ XX 7 X X X X

г/

П(

ipuz.f

Изобретение относится к термометрии и может найти примелвиие в устройствах контроля и измерений,

Известно устройство для намерения температуры, содержащее одинарный

трубчатый камертон, заполненнь й двум Нйсмеш1шаюишмися жткостямн, сборник жидкости, вьшогшенный в виде сипьфона и сообщающийся с основаниями камерто1Ш, систему возбуиадения и съема коЛебаний, цепь обратной связи, выполне1шу В ввде последовательно соединенных гене ратора опорной частоты, смесителя час-тот, фильтра частот, интегрирую щего дискретно-аналогового преобрааова™ теля, пропорцио}шльного преобразователя силы, шток которого связан со сборнико термометрической жидкости С 11 .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функцнональ,сые возможности, так как устройство не Ьс5еволяет производить измерения разнооти температур. Кроме этого, малая девиаяия частоты колебаний снижает чувствительность устройства.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее сдвоенный- камертон с полыми ветвями, заполненными двумя несмешиваюишмися термоктетркческими жидкостями с различной плотиосл-ь и границей раздела в средней части вв-t.. вей камерлона, Сборнит термометрической жидкости, выполненные в aiiae силь фонов, уста.нов-ленные в основаниях ка- мйртона и размешегшые в герметичных, камерах, сообщающихся через ка.пилляр с термобалло ами, заполненными инертным газом, систему возбулщения колебаний камертона и систек г/ регистрации 23 -.

Недостатками такого устройства являются существенно нелинейная характеристика преобразования разности температур в частоту, а также позиционная ошибка, вызванная изменением давления гидростатического столба жидкости при ИчЗменении ориентации камертона в пространст ве. Кроме того, устройство характеризуегся низкой чувствительностью, обусловленло круглым сечением ветви .камертона Для повышения чувствител -ности необходимо уменьшать толщину отенки ветви камертона, что ограничивает диапазон измеряемых темнератур, так как допустимое давление в трубке ветви камертона зависит от ее толщины

Цель изобретения - повышение чувст ыпельности и точности измерений,

Поставлеядаая цель дос-тигается тем. что в устройство для измерения текгпературы, содержащее сдвоевный камер тон с полы:ми ветвямИ; заполнени;ый двум несмещквающимися термометрически Ш лащкостями с различной плотностью и гранящей раздела в средней части ветвей камертонаS сборники термомегричеодкой жидкости, выполненные а виде скльфонов, установленные воснозсшиях камертона и размещенные в гермет :чных камерах, сообщающихся через каяилляр с термобалпонам -, ааполнечяак.л- имзрт-Бым газомг систему возбуждени;:; ;.:оле- баний камертона и систег рехт-стре.п.ии, дополнительно введен вт-opo-i KaMejjTOH, имеющий общие с первым основания и ветди, расло.г.юженные в -ЫТОСЕОСТИ, перпе11аикул яркой плоскости ветвей пер вого камеро.Х)на, причем ветви обоих камертонов вьшол.нены эллиптического сечения и нх, большие оси параллельны др;л- .

Такое выполнение позволяет повысить чувствительность измере}-Г -1Й8 Тйк как vfOMeiiT инерции ветвей элл-итиг ес-кого сечения при колебании 5;х от1.и1:;итель™ .но малой оси сечения в- .несколько pas больще, чем у круглой ветйи с той же площадью отверстия Б сечэаико В то же .время момент инерции .ветЕ.ей .вт-орого .тшмертона при колебании их относитель но большой оси сечения в несколько раз меньше,, чем у трубки кр;угдого с.ечэния. Следовательно, чувствительность к изменению температуры возрастает, нес мотря на вь.1ч;1тания часаот камертонов в дйф(реренциальной cxejvie, При этом оба камертона обладают одинаковой чувствительностью к неинформативным перамет рам, действия которых взаимокомпенс - руются Б диф(}еренциальной схеме,

На фиг. 1. показано устройство, общи .вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1.

Устройство содержит корпус 1, в герметичных отсеках которого установлены скпъфокы 2 и 3 заполнешшхе термометргтаестаь-га жидкостями с разл-г-шой плотностью, гршница 4 раздела которых нaxoя:ктоя в средней-части термочувствительного элементав Последний вьшолнен в виде двух сдвоенных камертонов 5 и о, имеющих обшие основания 7 и 8 к вет ви 9 и 1О, расположенные в одной плос- .кости, перпе.ндикуЛ5фной плоскости ветвей 11 к 12 другого камертона. .Все

ветви выполнены из трубок эллиптического сечения, большая ось а и малая ось Ъ которого для всех камертоноз ее-ответственно параллельны. Для лозоуж--Дания колебаний первого камертона лре дусмотрен возбудитель 13 колебаний и приемник 14 колебаний, включегшый в цепь усилителя 15. Для возбуждения колебаний второго камертона предусмотрен возбудитель 16 колебаний и-приемник 17 колебаний, включенные в цепь усилителя 18 по обычной автогенератор ной схеме. Выходы систем возбуждения колебаний обоих камертонов включень1 .на вхоц дкфферешдиальной измерительной с;свМ1-ь состоящей из последовательно в;а1юченных смесителя 19 --астот, филыра 20 низких частот и частотомерг. 21.. Заполняющие камертон жидкости могут быть термометр:;ческ.ми., тогда сборкики этн;с жидкостей входят в нэпосредст венный котттакт с измеряемыми средами, Одлако с целью повышения чувствите.. ностк внутренние полости отсеков 22 и 23 корпуса, в которых установлены сильфоны, сообщаются через капилл.яры 24 и 25 с тер МО балл она ми 26 и 27 заполненными, например, инертным газом (азотом),

Устройство работает следуюи1им образом.

Термобаллоны 26 и 27 помещаются в точки объекта измерения с различными те ушературамИо Если, например, температура термобаапона 28 больше, . то давление газа в полости 22 больше, чем в полости 23. В результате этого силь фон 2 сжимается, вытесняя одну из жадкостей в ветви камертонов 5 и 6, при этом вторая жидкость вытесняется из ветвей камертона в сильфов 3. Если масса первой жидкости на единицу объема, т. е. ее массовая плотность больше, чем у второй жидкости, то массы ветвей обоих камертонов возрастают.

При этом ветви 9 и 10 камертона 5 с- помощью приемника 14 колебаний, слителя 15 и возбудителя 13 приводят ся в режим автоколебаний и их частота уменьшается Чувствительность к изменению массы у ветвей 9 и 1О высока, так как ось их колебаний проходит малую ось b эллиптического ce :-зния ветвей. Возрастает также масса ветвей камертона 6, однако ветви 11 и 32

этого камертона имеют меньший, чем у , ;.&9твей 9 : 10 .o.feнт инерции сечения, так ;iax ось их колебаний проходит через ось о; сечения. Поэтому частота колеб&ЕИй камертона 6 практически не иам&няется с увеличением массы ветви. Камер-.юн 6 с помощьюэлементов 13, 14 н 13 возбу){ддается аналогично кама. тону о, и разность частот колебаний обоих камертонов вьзделяется в смес:итвле 21, фьльтре 20 и измеряется частотомерол 21; програцутфованным в ,единицак измеряемой разности температур.

При работе устройства на камерточы 5 ti 6 влияют также неинформативные т/араыетрЬ; таккр как изменения модуля у.пругости материела камертона, измеге;;.1я давления заполняющих камертон ;ермо;ч.тетр гческих жвдкостей, измене.н)я пространственной ориентации датчика„ Изменения этих параметров вызьшает одинаковые уходы частот камертонов 5 и 6, которые взаимоко1чотенсируются в смесителе 19. Поэтому выходной частотный сигнал зависит только от измеряекюй разности температур. Выбором соотношег.ий осей с и b можно добиться необходимой чувствительности к темпер туре при заданной площади отверстия ветви. Эта чувствительность больше, чем чувствительность круглой трубки даже при оптимальной толщине ее стенкИс

Возможен вариант выполнения уст ройства, когда обшеа основание ка- мертонов заполнено одинаковыми жвдкоотями, а сборн1;ки термометрической жид- кости расположены на двух др5тих оонованиях.

Изобретение выгодно отличается от целого loiacca иаг юркте.лей TeNinepaTypbi, основанных на преобразовании температур ры в частоту колебаний путем изменения массы резонатора за счет расширения зйпо..гняющих его термометрических жидкостей, так как в предлагаемом устройстве резонатор выполнен в виде двух сявое1шых камертонов, имеющих ветви эллиптического сеченутя, что позволяет увел;5ЧУ.1Ь чувствительность и, вычитая частоты камертонов в смесу5теле, ском пенс1фовать влияние неинформативных параметров. При этом устройство может работать в условиях ускорений, вибраций, изменений ориентации в пространств ве.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕШЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее ., . сдвоениый камертон с полыми ветвями, за- пелненными двумя несмешивающимися тepмoмeтpичecки ш жидкостями с различной плотностыЬ и границей раздела в средней части ветвей камертона, сбор. НИКИ термометрической жидкости, вьшолнениые в виде сильфонов, установленные в основаниях камертона и размещенные в герметичных камерах, сообщающихся через капилляр с термобгшлонами-, заполненными инертным газом, систему возбуждения колебаний камертона и систему регистрации, отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в устройство дополнительно введен второй камертон, имеющий общие с первым основания и ветви, расположенные в плоскобти, перпендикулярной плоскости ветвей первого камертона, причем ветри обоих камертонов выполнень эллиптического се чения и их большие оси параллельны (Л друг другу.