Способ измерения температуры ферромагнитных тел и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01K7/38 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в системах контроля и автоматического регулирования температурных режимов непрерывных процессов термообработки стальной проволоки.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже приведена электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ измерения температуры.

Устройство содержит дне последовательно соединенные катушки 1 и 2 возбуждения, две последовательно соединенные измерительные катушки 3 и 4, управляемый источник 5 тока, к выходу которого подключены катушки 1 и 2, генератор 6 переменного напряжения и задатчик 7 постоянной составляющей тока возбуждения, выходы которых подключены ко входам сумматора 8, выход которого соединен с входом управляемого источника 5 тока, сумматор 9, два входа которого соединены с соответствующими выводами измерительных катушек 3 и 4, усилитель 10, включенный на выходе сумматора 9, полосовой фильтр 11 и выпрямитель 12.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Контролируемое ферромагнитное тело помещают в одну из двух пар катушек 1 и 3, а в другую пару катушек 2 и 4 помещают эталонное ферромагнитное тело с заданной фиксированной температурой.

В случае применения данного устройства для контроля процесса термообработки стальной проволоки одну пару катушек устанавливают перед нагревательным устройством, например контактные ролики участка электроконтактного нагрева, и через нее пропускают холодный металл, температура которого .известна и обычно равна температуре окружающей среды, а вторую пару катушек размещают после нагревательного устройства, пропуская через нее горячую проволоку.

Сигналы от эадатчика 7 постоянной составляющей тока возбуждения и генератора 6 переменного напряжения поступают на входы сумматора 8, на выходе которого формируется задание для управляемого источника 5 тока, питающего катушки 1 и 2 возбуждения.

0

5

0

5

0

5

0

5

Сложные магнитные поля, созданные катушками 1 и 2 возбуждения, благодаря наличию в них постоянной составляющей тока возбуждения обеспечивают намагничивание ферромагнитных тел в обеих парах катушек до состояния насыщения. На этом фоне переменные составляющие магнитных полей возбуждения, уровень которых задается величиной выходного сигнала генератора 6 переменного напряжения, обеспечивают обратимое протекание процессов изменения магнитных состояний ферромагнитных тел без выхода из насыщения. Создание постоянных магнитных полей с напряженностью, достаточной для обеспечения состояния однополярного насыщения обоих ферромагнитных тел, позволяет исключить влияние на результат измерений начального магнитного состояния контролируемого тела и снизить погрешность от воздействия на объект измерений случайных внешних магнитных полей. В условиях такого насыщения четко проявляется снижение магнитной проницаемости ферромагнитных тел с ростом температуры, в отличие от зоны малых напряженноетей магнитного поля, где может наблюдаться рост магнитной проницаемости с увеличением температуры тела. Кроме того, поддержание в процессе измерений однополярного насыщенного состояния ферромагнитных тел позволяет исключить влияние на результаты измерений температурного магнитного гистерезиса, который проявляется в том, что кривые изменения магнитной проницаемости от температуры, снятые в слабых магнитных полях при росте температуры, не совпадают с аналогичными кривыми, полученными при ее снижении.

Если температуры контролируемого тела и эталонного тела равны, то разнос тньй сигнал на выходе сумматора 9 будет равен нулю вследствие идентичности полей возбуждения и измерительных катушек, а также идентичности магнитных свойств обоих тел. Точная подстройка нулевого сигнала сумматора 9 осуществляется перемещением движка потенциометра 13, входящего в состав данного сумматора.

При нагреве контролируемого тела его магнитная проницаемость в зоне насыщения уменьшается, что приведет к снижению напряжения, индуктируемого

в одной из измерительных катушек, и повлечет за собой рост сигнала на выходе сумматора 9. Указанный сигнал сумматора 9 усиливается усилителем 10 и поступает на полосовой фильтр 11, который подавляет сигналы с частотами, не совпадающими с первой гармоникой переменной составляющей тока возбуждения. Отфильтрованный полезный сигнал подается на выход устройства после детектирования выпрямителем 12 и пропорционален приращению температуры контролируемого тела.

Формула изобретения

1. Способ измерения температуры ферромагнитных тел, заключающийся в том, что создают равные переменные магнитные поля возбуждения вокруг двух идентичных измерительных катушек, в одну из которых помещают контролируемое ферромагнитное тело, измеряют разность напряжений, индуктированных в измерительных катушках, по величине которой определяют температуру контролируемого тела, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, во вторую катушку помещают ферромагнитное тело с заданной температурой, идентичное контролируемому ферромагнитному телу, а вокруг измерительных катушек дополнительно создают постоянные магнитные поля равных напряженноетей,

намагничивающие оба ферромагнитных тела до насыщения, причем напряженность переменных магнитных полей возбуждения стабилизируют на уровне, обеспечивающем обратимое протекание процессов изменения магнитного состояния тел без выхода из режима насыщения.

2. Устройство для измерения температуры ферромагнитных тел, содержащее две катушки возбуждения, соединенные последовательно, и две индуктивно связанные с ними измерительные катушки, источник переменного напряжения, выпрямитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в nerd введены управляемый источник тока, задат- чик постоянной составляющей тока возбуждения, два сумматора, усилитель и полосовой фильтр, причем катушки возбуждения подключены к выходу управляемого источника тока, вход которого соединен с выходом первого сумматора, к двум входам которого подключены за- датчик постоянной составляющей тока возбуждения и источник переменного напряжения, два входа второго сумма тора соединены с выводами последовательно включенных измерительных катушек, а выход второго сумматора подключен к входу усилителя, выход которого через полосовой фильтр подключен

к входу выпрямителя

Изобретение относится к измерительной технике, может найти применение, в частности, в системах контроля и автоматического регулирования температурных режимов непрерывных процессов термообработки стальной проволоки и позволяет повысить точность измерений. Способ предусматривает измерение температуры контролируемого тела путем сравнения его магнитной проницаемости, зависящей от степени нагрева, с магнитной проницаемостью идентичного тела, температура которого известна. При этом измерение магнитных проницаемостей обоих тел с целью повышения точности осуществляют индуктивным методом в сильном постоянном магнитном поле, обеспечивающем поддержание состояния насыщения обоих тел. Устройство, реализующее данный способ, благодаря питанию катушек возбуждения 1 и 2 от управляемого источника тока 5 обеспечивает создание магнитных полей с заданным уровнем напряженности. В цепь измерительных катушек 3 и 4 включены сумматор 9, усилитель 10, полосовой фильтр 11 и выпрямитель 12. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Составитель В. Голубев Редактор А. Долинич Техред М.Дидык

Заказ 1505

Тираж 509

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор С.Шевкун

Подписное