Устройство для измерения температуры Советский патент 1991 года по МПК G01K5/16 

СП

С

Изобретение относится к термометрии. Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном повышении точности измерения. Устройство содержит резервуар с капиллярной трубкой, выполненные из диэлектрического материала и заполненные электроповодящей жидкостью, и два электрода, один из которых выполнен цилиндрическим и размещен коаксиально капиллярной трубке. Другой электрод охватывает наружную поверхность резервуара. При повышении температуры жидкостью внутри трубки перемещается, изменяя емкость цилиндрического конденсатора На выходе из- мерительного прибора, к которому подключены оба электрода, вырабатывается электрический сигнал, амплитуда которого характеризует величину температуры. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, слу- жащим для- измерения и контроля температуры различных сред, и может быть использовано, например, в автономных сигнализаторах пожароопасности.

Цель изобретения -упрощениеустройства при одновременном повышении точности измерения,

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - электрическая схема устройства,

Устройство (фиг. 1) содержит резервуар 1 с капиллярной трубкой 2, выполненные из диэлектрического материала и заполненные электропроводящей термометрической жидкостью 3, электрод 4, охватывающий резервуар, цилиндрический электрод 5, длина которого равна длине капиллярной трубки, измерительный прибор 6. В электроде 5 выполнена прорезь 7.

На электрической схеме устройства (фиг. 2): Ci - емкость конденсатора, образованного электродом 4 и электропроводящей термометрической жидкостью 3 в резервуаре 1; Са - емкость конденсатора, образованного цилиндрическим электродом 5 и столбом электропроводящей термометрической жидкости в капиллярной трубке 2 длиной I. Обе емкости включены последовательно с ВЧ-генератором, имеющим внутреннее сопротивление RB и сопротивлением нагрузки RH, при этом генератор и сопротивление RH является частью измерительного прибора 6. Электроды 4 и 5 располагаются на расстоянии, исключающем межэлектродный контакт (фиг. 1).

Работа устройства для измерения температуры происходит следующим образом.

При нагревании резервуара 1 термометрическая электропроводящая жидкость 3, находящаяся внутри резервуара 1 и капило о о ю о о

лярной трубки 2, соосной с электродом 5, перемещается на длину I, прямо пропорционально величине температуры t. Величина емкости цилиндрического конденсатора С2 прямо пропорциональна длине столба жидкости

С2

Ј Јо I 2 In Г2/Г1

0)

где ,- диэлектрическая постоянная вакуума;

Е - относительная диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между термометрической электропроводящей жидкостью в капиллярной трубке и вторым электродом;

П и га - радиусы электрода 5 и внутренней полости капиллярной трубки 2.

С учетом пропорциональности I и t можно записать С2 A -t, где А - размерный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей датчика. Выполнив первый электрод 4 в форме распределенного проводника, полностью охватывающего поверхность резервуара, нетрудно обеспечить Ci С2, при этом полная электрическая емкость С датчика температуры будет равна

С

CiC2 Ci +С2

С А t. (2)

Внутреннее сопротивление показанного на схеме ВЧ-генератора RB можно установить много меньшим полного сопротивления нагрузки, образованного последовательным соединением емкостного сопротивления датчика 1/w С и выходного сопротивления RH, где а) - частота генератора. При этом напряжение UH на нагрузке RH прямо пропорционально измеряемой температуре t:

II U0ft)CRH UH 1+coCRH1

(3)

при1М С Рн

UH Uo60CRH Uo 0)ARH t, (4)

где Do - напряжение генератора.

Таким образом, на выходе измерительного прибора вырабатывается переменный электрический сигнал, амплитуда которого

характеризует величину измеряемой температуры t. Этот сигнал может быть передан непосредственно на индикатор либо преобразован в цифровой код и передан в систему обработки информации,

Соизмеримость величин Ci и Ci (фиг. 2), конечное значение величины внутреннего сопротивления генератора, краевой эффект и т.п. обусловливают нелинейную зависимость амплитуды выходного сигнала

UH устройства от величины t. Линеаризация этой зависимости обеспечивается закладыванием нелинейности противоположного знака в величину емкости С2 путем выполнения электрода 5 с прорезью вдоль образующей, причем форма прорези, точный теоретический расчет которой затруднителен, рассчитывается по экспериментальной методике.

Высокая технико-экономическая эффективность устройства обеспечивается тем, что в нем может быть использован лю- ,бой серийно выпускаемый жидкостной термометр.

Предлагззмое устройство имеет простую конструкцию и технологично в изготовлении. Отсутствие контакта термометрическая жидкость-электрод исключает возникновение Щумов из-за электрохимических эффектов на границе раздела, что повышает

точность измерения.

Ф о рмула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее связанные друг с другом резервуар и капиллярную трубку, выполненные из диэлектрического материала и заполненные проводящей термометрической жидкостью, и два электрода, подключенных к измерительному прибору, первый из которых выполнен цилиндрическим и размещен

коаксиально капиллярной трубке, о т л и ч а- . ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения при одновременном повышении точности измерения, второй электрод выполнен охватывающим наружную поверхность резервуара, а

длина первого электрода равна длине ка- .пиллярной трубки.

ч

i1

4

j| I У

Фиг.1

С,, ft

IHf

.Jt

Л

Я

Вых.

Фм.2