Способ определения температуры и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01K5/32 

(Л

J сх to

со

Изобретение относится к измерительной технике.

Цепь изобретения - повышение точности определения температуры.

На чертеже изображен датчик температуры в составе схемы измерительного устройства.

Чувствительньй элемент датчика выполнен в виде заполненного газом бал лона 15 герметично соединенного штуцером 2 с внутренней полостью сильфо- на 3 и приваренного штуцером 4 к корпусу 5, Внутри баллона 1 размещен чувствительный элемент 6 (например, термосопротивление) для измерения температуры газа.

Центр сильфона 3 соединен штоком с плунжером 7, являющимся подвижным элементом магнитопровода индуктивного преобразователя 8 и размещенным в приваренном к корпусу стакане 9, образующим с полостью 10 датчика герметичную отвакуумированную до остаточного давления 0,4 Па полость, Выход чувствительного элемента 6 температуры и выход, индуктивного преобразователя 8 подключен к входу вычислительного блока, к блокам электронных преобразователей 11 , сигналы которых через аналого-цифровые преобразователи 12 и комамутатор 13 поступают в память вычислительного устройства .14, а результат вычисления измеряемой температуры выводится на блок 15 индикации. Блок 16 управления управляет работой измерительного устройства в целом. Блоки 14-16 состоят из типовых функциональных модулей систем автоматизации (тип У1, YZj ТП),

Зависимость между давлением газа Р и объемом термометрической системы V (в€шичиной перемещения центра сильфона h) определяется законом Бойля-Мариотта

PV

де Р

V

H S

V +V-J (,). S

Р,

(1)

давление газа при величине объема V

Р-; давление газа при величине объема V+V-; l

S эффективная площадь сильфонаj

Н - высота термометрической сис темы датчика, приведенная к эффективной площади сильфона при

HO - величина остаточной деформации сил ьфо на i

Тогда зависимость между давлением Р и температурой t газа в термометрической системе датчика с переменным объемом определяется следующим выражением

(2) где Р - температурный коэффициент

расширения газа; РО - давление газа при . Выражение давления газа P-j через величину перемещения центра сильфона Ьн определяется из уравнения.равновесия сил

,-,(3)

где FP - -сила, развиваемая давлением

газа;

F( - сила упругости сильфона; с - коэффициент упругости сильфона .

Функция преобразования каналов измерения давления и температуры в. датчике (Р и t,- соответственно) определяется выражением

Up,- a.Pi;(4)

Q 5 Q

0

и

ti

b.t

1

(5)

где Up,- , - численные значения выходных сигналов каналов давления и температуры, регистрируемые в памяти вычислительного устройства,

а, b - параметры функций преобразования.

С учетом выражений (4) и (5) для функций преобразования измерительных каналов давления и температуры газа и выражения (3), выражение (2) принимает вид

и

Р

Н

Р«

Н+Ь„- -- а

1ч

(6)

или

j

55

и

---;(HH-h,)}+mp;(-)-U,;P,F,. g

(7)

S-a° Sa2

РоН.

Выражение (7) описывает зависимость между неизвестными, отличными от номинальных, действительными значениями параметров а,Ь,с на i-м тепловом режиме.

Производя замеры выходных сигналов датчика Up; , U -j на трех стационарных тепловых рея-имах, получают систему уравнений с неизвестными

И

Ь С- 1. ° Sa2 b

и„. Г(н+ il+liJ р -,,1 имеюшую единственное решение относи- ISa J Р- Sa i-; с р ь,

тельно параметра b

РоН, i 1,3,

имеюшую единственно

(8)

тельно параметра b

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности определения температуры. Внутри заполненного термометрическим веществом баллона 1 размещен термочувствительный элемент 6. Баллон 1 через штуцер 2 соединен с внутренней полостью сильфона 3. Центр силь- фона 3 соединен с индуктивным преобразователем 8. Выход термочувстви- тельного элемента 8 и выход индуктивного преобразователя подключены к входу вычислительного блока. Производят замеры выходных сигналов на трех стационарных тепловых режимах и определяют температуру. Приведена зависимость для определения температуры, 1 ил.а

b- , (Ut,Upj-u,u,.,(u,,-u,,Up )

(рГ-,, ) ()(, .

Решение уравнения (5) относительно,Q ее значения, ке зависящий от парамет- измеряемой температуры с учетом выра- ров a,b,c,hp, а также от нестабиль- жения (9) дает алгоритм вычисления ности объема термометрической системы

и

Ч

.

%7и1Г р и Ги р)и и и;; и и;гяи р;т1:С 7а- Г.и р:)

Измерительное устройство работает следующим образом.

Выходные сигналы измерительных каналов давления и температуры, соответствующие трем отличным друг от друга стационарным тепловым режимам объекта контроля, преобразуются в численные значения Up,, U. , р. Uta Up, ,,, регистрируются в памяти вычислительного устройства 14 (значение температурного коэффициента расширения газа fi хранится в памяти вычислительного устройства постоянно). Затем по команде блока 16 управления в вычислительном устройстве производится вычисление значений измеряемой температуры по алгоритму (10) и результат вьиислений выводится на блок 15 индикации.

Исключается влияние на результат измерения нестабильности объема терч

(UpT,-Up,)(Up5-Up.) (Up5-Upi)

г (и 7 и7;и;; й; и7 +и р(и7зи;7 и7ГйТз)+и%;ти ;и -й77й)

де Upi ,Upi ,Up,

Uf u Uti

значения выходных сигналов, соответствующие давлению термометрического вещества в термосистеме на 1,2 и 3 тепловых режимах соответственно; значения выходных сигналов, соответствующие температуре термометрического вещества в термосистеме на 1, 2

(10)

мометрической системы датчика, связанной с тепловыми расширениями элементов конструкции, с изменением давления газа в термометрической системе датчика и с возможной остаточной деформацией чувствительного элемента датчика давления. При этом повышается точность измерения.

Формула изобретения

и 3 тепловых режимах соответственно; /5 - температурный коэффициент термометрического вещества.

лем и вычислительным блоком, а упру-мента через индуктивный преобразовагни чувствительный элемент выполнентель, а выход термочувствительного

в виде нежесткого сильфона, причемэлемента непосредственно соединены

выход упругого чувствительного эле-,- с входом вычислительного блока.