Электроизмерительный прибор Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначено для использования при измерения электрического тока .либо других функ ционально .связанных с ним величин. Известен электроизмерительный прибор, содержащий резистивный электронагреватель с переменным по длине поперечным сечением, выполненным в виде плоского проводника треугольной формы, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность электронагревателя, отсчетную шкалу, вос произведенную на стекле, расположенном поверх термоиндикаторного-покрытия на слюдяньк прокладках tl. Недостатками известного устройства являются малая чувствительность низкая точность и невысокое быстродействие. Малая чувствительность обу словлена тем, что теплообмен между . наиболее и наименее нагретыми частями электронагревателя осуществляется не только по телу самого чувствительного элемента, но и в равной мере через другие детали, имеющие с электронагревателем прямой контакт, вследствие чего имеет место значительное снижение температурного градиента по длине чувствительного элемента. Низкая точность вызвана дестабилизирующим влиянием потоков воздуха на температуру нагрева электронагревателя. Невысокое быстродействие связано с тем, что постоянная времени нагрева чувствительного элемента определяется тепловой инерцией не только собственно электронагревателя, но и собранных с ним в единый монолит платы, слюдяных прокладок и стекла. Наиболее близким к изобретению является электроизмерительный прибор, содержащий вьшолненный из прозрачного материала герметичный цилиндрический баллон с заполняющей средой произвольного характера, размещенный внутри баллона резистивный электронагреватель в виде снабженного термоиндикаторньт покрытием проводника, подключенного к токовводам одним концом жестко, а другим концом - с помощью упругого элемента и имеющего переменное по длине поперечное сечение, наибольший периметр РМ которого связан с длиной tp рабочей части соотнощением- 10, внещ .ний подвижный трубчатый кожух с продольным вырезом и отсчетной шкалой на внутренней поверхности, обращенной к вырезу 12. Недостатком указанного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная погрешностями при колебаниях температуры окружающей среды. Цепь, изобретения - повышение точности устройства за счет снижения Ремпературных погрешностей. Поставленная цель достигается тем, что в электроизмерительном приборе, содержащем вьтолненный из прозрачного материала герметичный цилиндрический баллон с заполняющей средой, размещенный внутри баллона резистивный электронагреватель в виде снаб-. женного термоиндикаторным покрытием проводника, подключенного к токовводам одним концом жестко, а другим концом - с помощью упругого элемента и имеющего переменное по длине поперечное сечение, наибольший периметр 7 которого связан с длиной рабочей части соотношением . внешний подвижный трубчатый кожух с продольным вырезом и отсчетной шкалой на внутренней поверхности, обращенной к вырезу, заполняющая баллон среда выбрана с положительным температурным коэффициентом, теплопроводности. Результирующий коэффициент К, теплопроводности заполняющей среды выбран из соотношения Тк-(То+йТ) где Ко - постоянный коэффициент, близкий к единице; критическая температура термоиндикаторного покрытия, номинальная температура окружающей среды; возможное отклонение температуры окружающей среды от номинального значения, чертеже представлен один из вариантов предлагаемого устройства, общий вид. Устройство содержит цилиндрический стеклянный баллон 1, внутри которого размещен резистивный электронагреватель 2, вьтолненный в виде отрезка микропровода с непрерывно изменяющимся по длине по определенному закону поперечным.сечением. На боковую поверхность электронагревателя 2 нанесено обратимое термоиндикаторное (люминесцентное) покрытие с критической температурой Т контрастного цветового перехода в пределах температуры нагрева электронагре вателя 2 протекающим через него элек-10 трическим током. Отсчетная шкала 3 прибора воспроизведена непосредствен но на внутренней поверхности трубчатого кожуха 4, охватывающего баллон 1 и установленного с возможностью перемещения относительно продольной оси последнего. Если, например, сопротивление электронагревателя 2 изменяется по длине обратно пропорционально квадрату тока, то шкала 3 может быть выполнена линейной. Подвес электронагревателя 2 (с целью исключения его провисания вследствие теплового, удлинения при протекании чере него электрического тока) осуществля ется с помощью упругого элемента (компенсационной микропружины) 5, второй конец которого подключен к то ковводу 6. Перемещением кожуха 4 относительно баллона 1 представляется возможным регулировать начальную точ ку шкалы прибора. Внутренняя полость баллона 1 заполнена наполнителем (например, СО) либо смесью жидкостей или газов с положительным коэффициентом теплопроводности, величина которого зависит от критической температуры Тц термоиндикаторного по крытия, от номинальной температуры То окружающей среды и ее отклонения дТ в соответствии с соотношением (1). Входящий в указанное соотношение постоянный коэффициент К.О определяется эмпирически. Принцип действия и механизм функционирования электроизмерительного прибора состоит в следующем. Закон распределения температуры по длине резистивного электронагрева теля 2 при протекании через него измеряемого электрического тока представляет в данном случае монотонно убывающую функцию линейной координаты /V . Критическое поперечное сечение электронагревателя 2 с линейной координатой Хцр , температура не.посредственно у которого при протекании измеряемого электрического тока рав394на значению критической температуры TK термоиндикатррного покрытия, разграничивает рабочий участок электронагревателя 2 на две.окрашенные в различные цвета (шш оттенки) примыкающие друг к другу зоны. Температура HatpeBa поверхности электронагревателя 2 в пределах первой зоны заведомо выше, а второй зоны - ниже, чем критическая температура Тц, термоиндикаторного покрытия. При прочих равных условиях величина протекающего через электронагреватель 2 тока однозначно определяет закон распределения температуры нагрева поверхности по его длине, расположение и протяженность обеих цветовых зон и, следовательно, положение разделяющей их поперечной линии контрастного цветового перехода. Изменение величины протекающего через электронагреватель 2 тока неизбежно деформирует кривую распределения температуры по его , изменяет длину цветовых зон, вызывает соответствующее смещение поперечной линии контрастного цветового перехода. .При увеличении протекающего через электронагреватель 2 тока длина первой зоны возрастает, а длина второй зоны соответственно уменьшается. При уменьшении тока изменение протяженности двух зон происходит в противоположную сторону. Таким образом, по длине, цветовых зон, расположению поперечной линии контрастного цветового перехода представляется возможным судить о величине измеряемого электрического тока. При фиксированном значении электрического тока смещение границы цветовых зон происходит при изменении температуры окружающей среды. А именно, при ее увеличении граница цветовых зон смещается в область больших токов. В случае применения наполнителя с положительным температурным коэффициентом К теплопроводности, удовлетворяющим соотношению (1), подобногосмещения границы в область больших токов при увеличении температуры окружающей среды не происходит, так как имеет место компенсация из-за увеличения теплоотдачи в окружакяцую среду (с нагревателя 2 через наполнитель баллона 1). Показания электроизмерительного

прибора в данном случае слабо либо совсем не зависят от температуры окружающей среды. Тем самым повышается точность прибора , а также расширяется его температурный диапазон.

1. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий выполненньм из прозрачного материала герметичный цилиндрический баллон с заполняющей средой, размещенный внутри баллона резистивный электронагреватель в виде снабженного термоиндикаторным покрытием проводника, подключенного к токовводам одним концом KeqTко, а другим концом - с помощью упругого элемента и имеющего переменное по длине поперечное сечение, наибольший периметр Р,,, которого связан с длиной Ср рабочей части соотношением f 10, внешний подвижный трубчатьш кожух с продольным вырезом и отсчетной шкалой на внутренней поверхности, обращенной к вьфезу, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности за счет снижения температурных погрешностей, заполняющая баллон среда выбрана с положительным температурным коэффициентом теплопроводности. , 2. Прибор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что результирующий коэффициент К теплопроводности заполняющей среды выбран из соотношения Тк-ГТо йТГ (Л где Ко постоянный коэффициент, близкий к единице; Тц - критическая температура термоиндикаторного покрытия J TO - номинальная температура окружающей среды; со ISD ю дТ возможное отклонение температуры окружающей среды от номинального значения. со со