Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/36 

п

Кл. Н,

00 sj

Изобретение относится к темпера- турньм измерениям и предназначено для бесконтактного измерения температуры поверхности металлических тел.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения влияния величины зазора между детектирующей катушкой и поверхностью тела на результат измерений.

На чертеже приведена схема устройства .

Устройство содержит управляемый генератор I, потенциометр 2, первый дифференциальный усилитель 3 изме- ритель 4 фазы, параллельный сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектирующую катуйжу 85 балластную катушку 95 задатчш 10 фазы, пиковый детектор iij задатчйк 12 амплитуды, второй дифференциальный усилитель .13 ., функциональный преобразователь 14, третий дифференциальный усилитель 15, задатчйк 16 и блок 17 деления. .

Первьм вывод детектиру1€щей катуш- ки 8 заземлен, второй подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя 3 и к первому выводу балластной катушки 9, второй вьюод которой соединен с выходом пер- вого дифференциального усилителя 3. и первьм крайним выводом потенциометра 2,

Средний вывод потенциометра 2 соединен с инвертиругощим входом первого дифференциального усилителя 3, а второй крайний вывод - с вьшодом управляемого генератора 1 и первым входом измерителя 4 фазыд второй вход которого подключен к выходу первого диф- ференциального усилителя 3. Выход из мерителя 4 фазы соединен, с первым- входом параллельного сумматора 5, второй вход которого подключен .к выходу задатчика 10 фазы, а выход соединен с входом интегратора 6. Выход интегратора 6 через ключ 7 соединен с входом управляемого генератора Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединен с выходом пикового детектора I,вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя 3. Неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединен с выходом задатчика 12 амплитуды, а выход - с входом функционального преобразователя 14,, выход которого подключен к неинвертирующему входу

третьего дифференциального усилителя J5, а инвертирующий вход - к выходу задатчика 16, Выход третьего дифференциального усилителя 15 соединен с первым входом блока 17 деления, второй вход которого подключен к выходу интегратора 6.

Устройство работает следующим образом.

Первый дифференциальный усилитель 3 в совокупности с потенциометром 2 и катушками 8 и 9 представляет собой вихретоковый преобразователь (ВТП). Комплексный коэффициент усиления К ВТП зависит от удельной проводимости б, материала детали (температуры), зазора h между деталью 18 и детектирующей катугтоой 8 k частоты СО, сигнала управляемого генератора 1;

arg К arg h, (С0,(, ) ; (О mod К mod h, (c;), G, )J или

arg К arg h, (QoG o -Л(3);

.p.-1 (2)

ftiod К mod h, ( p)Js где iv CJoGo-Wiff, - поправка;

Gg - удельная проводимость материала холодной детали; сОд- начальная частота генера-

I .

Б режиме настройки ключ 7 находится в положении Н, детектирующая катушка 8 установлена на холодной детали с минимальным зазором, управляемый генератор 1 вырабатывает колебания начальной частоты (Oj, .

Сигнал напряжения с выхода изме- рителя 4 фазы, пропорциональный углу сдвига фаз межДу входными сигналами управляемого генератора 1 и первого дифференциального усилителя 3, подается на первый вход параллельного сумматора 5.

Задатчиком 10 фазы задают такой уровень напряжения, чтобы на выходе параллельного сумматора 5 бьш нуль (фиксируется вольтметром).

Таким образом, задатчйк 10 фазы фиксирует начальный угол arg сдвига фаз между сигналом управляемого генератора 1 и выходом первого дифференциального усилителя 3.

В режиме измерения ключ 7 установлен в положении А„ Несмотря на изменения проводимости 5 (температуцы)

и зазора h, выходной сигнал интегратора 6, пропорциональный частоте со, генератора 1, поддерживает аргумент комплексного коэффициента усиления К равным

arg К argo const (3) Условие (3) с учетом первого выражения (2) задает однозначную функциональную зависимость

Л|5(Ь) (4) или

mod К mod h, (cOoS - (h)) mod(h).(5)

Таким образом, согласно (5) модуль и выходного напряжения ВТП.при неизменной амплитуде сигнала генератора 1 зависит только от зазора h:

и, Из (h)(6)

В режиме настройки задатчик 12 амплитуды настраивается на уровень напряжения, ооответствующий максимальной амплитуде напряжения вихретоково- го преобразователя (ВТП), т.е. при минимальном зазоре.

Меняя уровень напряжения задатчика 12 амплитуды, добиваются нуля на выходе второго дифференциального усилителя 13 (фиксируется вольтметром).

3 макс

(7)

.. Напряжение Цд на выходе дифференциального усилителя 3 в режиме измерения имеет вид

, (h) - ид ил, (Ь). (8) Функциональный преобразователь 14 регулирует зависимость, соответствующую суперпозиции обратной функции h (Ид,) и функции A|5(h), таким образом

U,t (U,,)3 . (9) Напряжение задатчика 16 соответствует значению сОдб ц, следовательно,

и,5 -лр ., СО)

На выходе блока 17 деления фор тируется сигнал, пропорциональный удель ной проводимости материала детали (J , т.е. соответствующий ее температуре: co,G,

и.

СО,

G,

Формула, изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее детектирующую катушку, первый дифференциальный усилитель, потенциометр, балластную катушку, упВНИИПИ Заказ 858/34

10

15

20

25

30

35

40

.45

50

, равляемый генератор гармонических колебаний постоянной амплитуды, интегратор, ключ, задатчик фазы , параллельный сумматор, измеритель фазы, причем первьй вывод детектирующей катушки заземлен, второй подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя и к первому вьшоду балластной катушки, второй вывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилитеитя и первым выводом потенциометра,движок которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, а второй вывод потенциометра соединен с выходом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды и входом измерителя фазы, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, выход измерителя фазы соединен с первьм входом параллельного сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика фазы, а выход соединен с входом интегратора, выход которого через ключ соединен с входом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения влияния расстояния между детектирующей катугакой и поверхностью тела, в него введены функциональный преобразователь, блок деления, пиковый детектор, задатчик амплитуды, зада тчик, второй и третий дифференциальные усилители, при этом инвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом пикового детектора, вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом задатчика амплитуды, а выход соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с неинвертиру- ющим входом третьего дифференциального усилителя, а инвертирующий вход соединен с выходом задатчика, выход третьего дифференциального усилителя соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу интегратора.

Тираж 607

Подписное

Изобретение предназначено для бесконтактного измерения температуры поверхности металлических тел. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1, потенциометр 2, усилитель 3, измеритель 4 фазы, сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектирующую катушку 8, балластную катушку 9 и задатчик 10 фазы. Введение пикового детектора 11, зада-тчика 2 амплитуды, дифференциальных усилителей 13 и 5, функционального преобразователя 14, задатчи- ка 16 и блока 17 деления и образование новых связей-между элементами устр-ва позволяет исключить влияние величины зазора между детектирующей катушкой 8 и поверхностью тела на результат измерения. 1 ил. i (Л