Устройство для измерения температуры вращающихся объектов Советский патент 1992 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры поверхностей вращающихся объектов.

Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, в котором используется оптический канал связи со стационарным источником света и фотоприемнйком. В устройстве сигнал от установленного на объекте термочувствительного элемента управляет амплитудой или частотой световых импульсов, воспринимаемых неподвижным приемником 1.

Недостатком устройства является невысокая чувствительность. Кроме того необходимость размещения на вращающемся объекте источников питания и других активных элементов снижает надежность устройства, ограничивает срок непрерывного измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры вращающихся объектов, в котором термочувствительный элемент выполнен в виду двух частично перекрывающихся пластин, нижняя из которых с растровой решеткой на поверхности, выполнена из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, закрепленных одними концами на объекте и оптически связанных с неподвижными источником света и фотоприемником, соединенным со счетчиком импульсов 2.

Недостаток известного устройства заключается в его невысокой точности, поскольку на показания устройства существенно влияет температурное удлинение (деформация) поверхности вращающегося объекта, равна величине Д а AT,

I.N

N СЬ

Јь CJ

где ее - коэффициент линейного теплового расширения материала обьекта;

- расстояние между закрепленными концами пластин;

Д Т - градиент температур (разница между начальной и конечной температурой поверхности объекта).

Так, в случае, если поверхность вращающегося агрегата выполнена из материала с высоким значением коэффициента линейного теплового расширения, то измерить его температуру с помощью известного устройства практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния на устройство температурной деформации вращающегося обьекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры вращающихся объектов, содержащем термочувствительный элемент в виде двух частично перекрывающихся пластин, нижняя из которых с растровой решеткой на поверхности выполнена из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, закрепленных одними концами на объекте и оптически связанных с неподвижными источником света и фотоприемником, соединенным со счетчиком импульсов, концы пластин закреплены на одной линии вдоль образующей вращающегося объекта, при этом верхняя пластина выполнена Г-образ- ной из материала с низким коэффициентом линейного расширения.

На чертеже изображено устройство для измерения температуры вращающихся объектов.

Устройство содержит установленный на вращающемся объекте 1 и находящийся с ним в тепловом контакте термочувствительный элемент, состоящий из нижней тонкой пластины 2, на которой нанесен растр 3, и верхней Г-образной пластины 4, закрывающей часть растра 3. Пластины 2 и 4 закреплены на одной линии 5 вдоль образующей вращающегося объекта. Пластина 2 выполнена из материала, имеющего большое значение коэффициента линейного теплового расширения, например цинка а 39, 1/град, а пластина 4 выполнена из материала с более низким значением коэффициента линейного теплового расширения, например, титана - ВТ1 (а 8 1 (Г61 /град). Через оптическую систему б и растр 3 имеют оптическую связь источник света 7, например лазер или лампа накаливания, и фотоприемник 8, подключенный к счетчику импульсов 9.

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемой температуры свободные концы пластин 2 и 4 имеют

возможность перемещаться в одном направлении. При этом число видимых линий растра 3, т.е. линий, не закрытых Г-образной пластиной 4, изменяется, поскольку величины температурного расширения (деформации) пластин 2 и 4 неодинаковы вследствие различных значений коэффициентов линейного теплового расширения а. Изменение количества видимых линий растра 3 служит информацией об измеряемой температуре.

Излучение источника 7 с помощью оптической системы 6 фокусируется в виде светового пятна малых размеров на растр 3, отражается от него и попадает на фотрпри- емник 8. При вращении объекта 1 световое

пятно пересекает линии растра 3 и модулируется им так, что на выходе фотоприемника 8 появляются импульсы, число которых за один период вращения равно числу видимых линий растра 3. Счетчик 9 импульсов

производит подсчет числа импульсов, пришедших за один период вращения объекта 1, которое однозначно связано с измеряемой температурой,

Отметим, что световое пятно может

быть сфокусировано в любом месте по всей ширине термочувствительного элемента, поскольку температурное расширение (деформация) термочувствительного элемента одинаково по его ширине.

Закрепление пластин термочувствительного элемента на одной линии и выполнение их из материалов с различными коэффициентами теплового расширения позволяет повысить точность устройства, так

как в этом случае на его показания не влияет температурная деформация поверхности вращающегося объекта.

Кроме того упрощается конструкция устройства, за счет исключения направляющей пластины, а также значительно уменьшаются его габариты.

Формула изобретения Устройство для измерения температуры

вращающихся объектов, содержащее термочувствительный элемент в виде двух частично перекрывающихся пластин, нижняя из которых с растровой решеткой на поверхности выполнена из материала с высоким

коэффициентом линейного расширения, закрепленных одними концами на объекте и оптически связанных с неподви-ч-,ыми источником света и фотоприемником, соединенным со счетчиком импульсов, отличающееся тем, что, с це 1ью повышения

точности измерения, концы пластин закреплены на одной линии вдоль образующей вращающегося объекта, при этом верхняя

пластина выполнена Г-образной из материала с низким коэффициентом линейного расширения,

Сущность изобретения: устройство содержит термочувствительный элемент в виде двух частично перекрывающихся пластин, закрепленных одними концами вдоль образующей вращающегося объекта. Верхняя пластина выполнена Г-образной из материала с низким коэффициентом линейного расширения, а нижняя - из материала с высоким коэффициентом линейного расширения с растровой решеткой на поверхности. При нагреве происходит изменение числа видимых линий растровой решетки что фиксируется счетчиком. 1 ил.

4