Устройство для измерения температуры поверхности электропроводного тела Советский патент 1991 года по МПК G01K7/40 G01K13/08 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для бесконтактного измерения температуры поверхности нагретого до 2000 К тела, находящегося в газовой среде.

Цель изобретения повышение точности при одновременном увеличении локальности измерения.

На чертеже представлено предложенное устройство в разрезе.

Устройство для измерения температуры поверхности электропроводного тела содержит измерительный электрод , закрепленный на нем через электроизолятор экран 2, источник 3 высокого напряжения и измеритель 4 напряжения пробоя. Электрод 1 выполнен из металла(например, нержавеющей стали), что позволяет использовать его при нагреве в тепловом поле контролируемой поверхности. С целью исключения краевого эффекта кромки электрода закруглены. На рабочей поверхности электрода диаметром О(например, 10-16мм) имеется выступ высокой h (например, 2мм) и диаметром основания d 0.5D. Кончик выступа закруглен радиусом г. Величина диаметра D определяет наибольшее расстояние д , на котором может находиться электрод I от поверхности тела 5, чтобы при этом электрическое поле в рабочем промежутке оставалось однородным. На практике это выполняется при условии D 4 д.

Выступ на плоской рабочей поверхности электрода I создает в разрядном промежутке область с повышенной напряженностью электрического поля, тем самым локализуя место пробоя на контролируемой поверхности 5 участком, находящимся под выступом. Это позволяет повысить поверхностное разрешение измерений и уменьшить статический разброс пробивных напряжений, что приводит к повышению точности измерений.

Экран 2 стабилизирует тепловое поле в рабочем промежутке вследствие исключения влияния на пробой случайных потоков нагретого газа.

сл

с

vj CJ 00 00

сл

При выборе величины д. необходимо исходить из того, что как при слишком малых, так и при слишком больших 6. точность измерения снижается. Кроме того, при больших б. для работы устройства требуются слишком высокие напряжения источника 3.

Выбор параметров выступа: h/d 2; 0,5 d r 0,025 D (г 0,4(5 ) диктуется требованием не допускать при работе устройства резко неоднородного электрического поля. В этом случае вместо пробоя всего промежутка на выступе будет возникать коронный разряд.

Выступ может быть цилиндрическим, полусферическим или конусообразным. Минимальный разброс пробивных напряжений обеспечивается при h/d 0,5;rd/2.

Экран 2 изготовлен из высокотемпературного материала, коэффициент линейного расширения которого примерно такой же, как и у материала электрода I. За счет этого исключаются температурные измерения величины рабочего зазора бо(6 2-Змм) между торцом выступа электрода и поверхностью 5. Торец экрана 2 должен вы- ступать за поверхность электрода 1 на расстояние I, которое удовлетворяет условиям h l 0.25D. При I h размах пульсаций выходного сигнала устройства монотонно снижается, достигая минимума при отсутствии зазора между экраном и поверхностью контроля (,25 D), что является особенно желательным для неподвижной поверхности, когда нет необходимости в опорных наконечниках 6.

Для исключения влияния экрана на пробой рабочего зазора д0 диаметр экрана должен быть не менее 1,75 D. На торце экрана 2 закреплены три полусферических

наконечника 6 из твердого материала.через которые электродный узел опирается на движущуюся поверхность 5, скользя по ней. Прижатие электродного узла к контролируемой поверхности осуществляется пружиной 7 через шаровой шарнир 8. Электрод I подключен к источнику 3 высокого напряжения и измерителю 4 напряжения пробоя.

Устройство для измерения температуры поверхности электропроводного тела работает следующим образом.

К контролируемой поверхности присоединяют второй выход источника 3 высокого напряжения, устанавливают на поверхность тела 5 электродный узел, включают источник 3 высокого напряжения, измерителем 4 определяют напряжение пробоя и по градуировочной кривой для зазора д0 находят температуру поверхности.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры поверхности электропроводного тела, содержащее измерительный электрод, подключений к источнику высокого напряжения и соединенный с измерителем напряжения пробоя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при одновременном увеличении локальности измерения, в него введен экран, расположенный коаксиально измерительному электроду и закрепленный на нем через введенный электроизолятор, а на рабочей поверхности измерительного электрода выполнен выступ, при этом h/d S 2; 0,5dS r Ј 0.025 D; I h, где d - диаметр основания выступа; h - высота; г - радиус закругления торца выступ I - расстояние между рабочей поверхностью измерительного электрода и торцом экрана; D - диаметр измерительного электрода.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения при одновременном увеличении поверхностного разрешения. Измерительный электрод окружен электроизолированным от него экраном и имеет на своей рабочей поверхности выступ с закругленным торцом. При возникновении пробоя в разрядном промежутке между выступом и контролируемой электропроводной поверхностью измеряют напряжение пробоя, пропорциональное температуре тела. 1 ил.