Устройство для бесконтактного измерения температуры поверхности ферромагнитных тел Советский патент 1988 года по МПК G01K7/36 

H-tiJ Ol 1 ГУ оС ry

; с тз

Изобретение может быть использовано при определении температур поверхности ферромагнитных тел. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния паразитных емкостей. Увеличение температуры поверхности тела приведет к уменьшению удельной проводимости материала тела и его магн.проницаемости. Изменение удельной проводимости вызовет изменение фазы напряжения на выходе фазометра 8, и на выходе сумматора 9 появится напряжение не равное, нулю. Это вызовет уменьшение напряжения на обмотке 4 подмагничива- ния, что вызовет увеличение магн.проницаемости материала ферромагнитной детали 18. Уменьшение тока йодмагни- чивания будет происходить до тех пор, пока величина обобщенного параметра не будет равна начальной, заданной в режиме настройки. В этот момент на-о пряжение на выходе интегратора 11 соответствует измеряемой температуре поверхности тела. 1 ил.

/

12

Изобретение относится к температурным измерениям и может использоваться при определении температур поверхности ферромагнитных тел,

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет исключения влияния паразитных емкостей.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит детектирующую катушку 1 с обмотками возбуждения 2, измерительной 3 и подмагничивающей 45 балластную катушку 5 с обмотками возбуждения 6 и измерительной 7, фазометр 8, сумматор 9, задатчик 10 напряжения, интегратор 11, ключ 12 с подвижным 13, неподвижным 14 и дополнительным неподвижным 15 контактами, дифференциальный усилитель 16 и дополнительный задатчик 17 напряжения. Один из выводов возбуждающей обмотки 2 детектирующей катушки 1 подключен к генератору (не показан). Позицией 18 на чертеже обозначена деталь j температура которой измеряется

Устройство работает следующим образом.

В режиме настройки ключ 12 находится в положении Н. Ток обмотки 4 подмагничивания имеет максимальное значение. Деталь 18, имеющую начальную температуру, помещают в детектирующую катушку 1 и фазометр 8 измеряет начальный угол сдвига фаз между напряжениями измерительных обмоток.

Задатчик 10 напряжения настраивают таким образом, чтобы на выходе сумматора 9 бьш нуль (контролируется вольтметром, который на чертеже не показан). При зтом задатчик 10 напряжения фиксирует начальный угол сдвига фаз, который соответствует определенному значению обобщенного параметра

X R -Я,,

где R - радиус детали, температура поверхности которой определяется.

RO -J ,

где со - циклическая частота генератора;

(Up и 0 - начальные значения абсолютной магнитной проницаемости и удельной проводимости материала детали. Величиной напряжения задатчика 17 напряжения задается начальное значение тока подмагничивания, что соответствует начальному значению магнитной проницаемости детали , а сле- довательно, в соответствии с формул лой

где Л - глубина проникновения электромагнитного поля в деталь; f - частота электромагнитногополя.

Начальная глубина проникновения электромагнитного поля в деталь - Дд . В режиме измерения ключ 12 находится в положении Р. Увеличение температуры поверхности тела приводит к уменьшению удельной проводимости материала тела и его магнитной проницаемости. Чтобы величина обобщенного параметра х и глубина проникновения электромагнитного поля в теле остались неизменными, необходимо i либо увеличить частоту со , либо увеличить магнитную проницаемость тела за счет уменьшения тока цодмагничива- ния . Так как ферромагнитные свойства тел при.больших частотах ухудшаются,

в предлагаемом устройстве постоянст- во величины обобщенного параметра при изменении температуры поддерживается за счет уменьшения тока подмагничивания.

Реализуется это следующим образом. Пусть температура тела увеличилась от температуры Т, до Т, . Это приводит к уменьшению удельной проводимости материала ферромагнитного

0

5

0

5

тела от величины б цо G и магнитной проницаемости от njo до л), и вы- зьшает згменьшение обобщенного параметра до 3с, и зшеличению глубины проникновения электромагнитного поля

в деталь до и. . I

Изменение удельной проводимости вызьшает изменение фазы напряжения на выходе фазометра 8, на выходе сумматора 9 появляется напряжение не равное нулю. Это в свою очередь вызывает рост напряжения на выходе интегратора 11 и на инвертирующем входе дифференциального усилителя 16, следовательно, уменьшается напряжение на обмотке 4 подмагничивания. Уменьшение тока подмагничивания вызывает увеличение магнитной проницаемости материала, ферромагнитной детали 18, Уменьшение тока подмагничивания происходит до тех пор, пока величина обобщенного параметра х не станет равной начальной х, заданной в режиме настройки,

В этот момент напряжение на выходе интегратора I1 соответствует измеряемой температуре поверхности тела. Причем из равенства х х, следует, что )U,0, const, а это означает равенство глубины проникновения электромагнитного поля в деталь Л , , начальной: U1 Лд, т,е, с изменением температуры поверхности тела температура глубинных слоев детали не влия- ет на результат измерения.

Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения температуры поверхности фер- ромагнитных тел, содержащее генератор дифференциальный усилитель, балластную и детектирующую катушки, задатчик напряжения, интегратор, сумматор, ключ с подвижным и неподвижным кон- тактами, а также фазометр, выход которого - подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход задатчика напряжения, отличающееся тем, что, с

целью повышения точности измерения за счет исключения влияния паразитны емкостей, в него введен дополнительный задатчик напряжения, при этом детектирующая катушка выполнена трех- обмоточной с возбуждающей, измерителной и подмагничивающей обмотками, балластная катушка - двухобмоточной с возбз ждающей и измерительной обмотками, а ключ снабжен дополнительным неподвижным заземленным контактом, возбуждающие обмотки детектирующей и балластной катушек соединены последовательно, первый вьшод возбуждающей обмотки детектирующей катушки подключен к генератору, первые вьшо- ды других обмоток заземлены, вторые вьшоды измерительных обмоток катушек подсоединены к входам фазометра, выход сумматора подключен к входу интегратора, инвертирующий вход дифференциального усилителя через ключ подсоединен к вьпсоду интегратора, неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с выходом дополнительного задатчика напряжения, а выход дифференциального усилителя - с вторым въшодом подмагничивающей обмотки.