Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/02 G01K13/02 

3 1

ТермоЭДС термопары создает на токо- съемных резисторах 6, 7 противофазные напряжения, которые выделяются и усиливаются дифференциальным усилителем и компенсируются суммирующим усилителем 8. Нескомпенсированный электростатический заряд потока газа создает синфазные напряжения на токосъем7459

ных резисторах 6, 7, которые усиливаются суммирукщим усилителем, но эффективно подавляются дифференциальным усилителем. Таким образом, осуществляется эффективное выделение сигналов электростатического зонда и термопары из совокупного напряжения на термоэлектродах. 3 ил.

Изобретение относится к комбинированным измерительным приборам и может быть использовано для измерения электрофизических параметров и температуры потока газа в системе диагностики двигателей и энергоустановок, в частности в нефтедобывающей промышленности для контроля работы глубинных скважинных парогазогенераторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке газа. Устройство содержит обтекатель 1, изолированный высокотемпературной керамикой 2, в продольный канал которого помещена электрически с ним связанная термопара 3, термоэлектроды 4 которой являются смежными плечами симметричной мостовой схемы и связаны с электрической цепью регистрации сигналов температуры и нескомпенсированного заряда между корпусом 5 канала исследуемого потока газа и обтекателем 1. Резисторы 6, 7 равного номинала составляют вторые смежные плечи мостовой схемы и являются токосъемными - падения напряжений с них поступают на последовательно соединенные суммирующий усилитель 8 с регистратором величины нескомпенсированного заряда 9 и дифференциальный усилитель 10 с регистратором температуры 11. ТермоЭДС термопары создает на токосъемных резисторах 6, 7 противофазные напряжения, которые выделяются и усиливаются дифференциальным усилителем и компенсируются суммирующим усилителем 8. Нескомпенсированный электростатический заряд потока газа создает синфазные напряжения на токосъемных резисторах 6 и 7, которые усиливаются суммирующим усилителем, но эффективно подавляются дифференциальным усилителем. Таким образом, осуществляется эффективное выделение сигналов электростатического зонда и термопары из совокупного напряжения на термоэлектродах. 3 ил.

35

Изобретение относится к комбини- jj рованным измерительным приборам и может быть использовано для измерения электрофизических параметров и тем- t перэтуры потока газа в системе диагностики энергоустановок, работающих в 20 подземных скважинах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке 25 газа.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройстваj на фиг. 2 - эквивалентная схема измерения величины нескомпенсированного заряда потока газа, на™ фиг. 3 - эквивалентная схема измерения температуры потока газа.

Устройство содержит обтекатель 1, изолированный высокотемпературной керамикой 2, в продольный канал которого помещена электрически связанная с ним термопара 3, термоэлектроды 4 которой являются смежными плечами симметричной мостовой схемы и связаны с электрической цепью регистрации сигналов температуры и нескомпенси - рованного заряда между корпусом 5 канала исследуемого потока газа и обтекателем 1. Резисторы 6 и 7 равного номинала составляют вторые смежные пле- чи мостовой схемы и являются токосъем- ными - падения напряжений с них поступают на последовательно Соединенные суммирующий усилитель 8 с регистратором 9 величины нескомпенсированного заряда и дифференциальный усилитель 10 с регистратором 11 температуры, об- . разующие дифференциальный регистратор Работу устройства и принцип разделения сигналов термопары и электростатического зонда рассмотрим при по мощи эквивалентных схем.

На эквивалентной схеме измерения величины нескомпенсированного заряда

40

50

,-55

(фиг. 2) Е п - напряжение эквивалентного генератора потока газа, Rrn выходное сопротивление данного генератора потока газа. Для потока газа Ея (10f1000)B, Rrn - (10б-109)0м, Rnp(, Rnp2 сопротивления подводящих проводов, . (0,1г10)0м, RT1, RTЈ токосъемные резисторы, причем RT| RT2. Rr (0,1-10) кОм.

Через А обозначен суммирующий усилитель, выходное напряжение которого ивь|х (U,, + U)K(, где U2 - напряжения на входах 1 и 2 соответственно, К - коэффициент усиления.

Отметим, что

Rrn; RT

(1)

RT

R

«P

Падения напряжений на токосъемных резисторах, вызванные током эквивалентного генератора:

и«тг и«т

„kR

2 кт

(2)

На выходе суммирующего усилителя

А, имеем

1г

Ir

еых

(LRT + -7pRT)K IrRTKr(3)

На эквивалентной схеме измерения температуры потока (фиг. 3) закрытой термопарой Ет - напряжение термопары, R-P - выходное сопротивление термопары.

Для термопар Ет (0,01fO,1)мВ/°С, RT (0,5г2) Ом.

А2 -1 дифференциальный усилитель, выходное напряжение которого U ......

(Uj-UgjK, где Kg - коэффициент усиления.

Падения напряжений на токосъемных резисторах, вызванные протеканием тока термопары:

-U

«т,

i R §ir R ET

T 2Rr- Кт 2

На выходе разностного усилителя А. имеем

вь,, -(-UR ), (-fl + -f)K2

(5)

ETK2. .

Таким образом, с одной стороны, выходные напряжения суммирующего и дифференциального усилителей - вы- ражения (3), (5) соответственно - прямо пропорциональны току, обусловленному нескомпенсированным зарядом, и температуре потока, с другой стороны, выходное напряжение суммирующего усилителя не содержит сигнала от термопары, дифференциального сигнала от тока нескомпенсированного заряда.

Выходное напряжение ивы1 всуммирую- щего усилителя, вызванное падением напряжения тока термопары на токо- съемных резисторах записывается как

,+(-иВт2)кг(-|1 .|r)Ki.

0,(6)

а выходное напряжение U -j дифференциального - как

ил.7 (и«т, URTЈ)Ki(FRt 2LRT V. 0.(7)

Таким образом, соединение выходных концов термопары с корпусом устройства через резисторы, величины сопротивлений которых равны между

RrnRnp,

-СИЗ

;/2

ЯЛА,

J5 20

собой, и с параллельно подключенными входами суммирующего и дифференциального усилителей обеспечивает усиление и эффективное разделение сигналов электростатического зонда и термопары. Использование только двух проводов, соединяющих датчик и измерительную схему, позволяет сократить число про- JQ водов линии связи, что имеет сущест- венное значение для применяемых в

глубинных нефтяных скважинах каротажных кабелей , имеющих ограниченное число жил.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термопару, термоэлектроды которой включены в первые два смежных плеча мостовой схемы, вершина вторых двух смежных плеч которой заземлена, а измерительная диагональ соединена с входами дифференциального регистратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке газа, введены полый электропроводный обтекатель, два резистора равного номинала, суммирующий усилитель и второй регистратрр, причем резисторы включены во вторые два

смежных плеча мостовой схемы, измерительная диагональ которой связана с входами суммирующего усилителя, выход которого соединен с вторым регистратором, термопара установлена в кана-

ле обтекателя, электрически изолированного от корпуса канала исследуемо- го газового потока, причем термопара находится в электрическом контакте с обтекателем.

Фиг.г