Устройство для измерения температуры Советский патент 1992 года по МПК G01K7/12 

Изобретение относится к термометрии, в частности, к устройствам для измерения температуры твердых тел и потоков жидкостей или газов контактным методом.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 схематично изображен первичный измерительный преобразователь устройства; на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства для измерения температуры.

Устройство содержит второй термопреобразователь 1 сопротивления, первый датчик 2 теплового потока, первый термопреобразователь 3 сопротивления, второй датчик 4 теплового потока, контактирующий с последним термоэлектрический тепловой насос 5, смонтированный на теп- лоотводящем теле 6 из теплопроводного и теплоемкого материала (например, из меди). Термопреобразователи сопротивления 1 и 3 включены в цепь стабилизатора тока 7. Устройство содержит также первый усилитель 8, измерительный прибор 9, логическую схему ИЛИ 10, второй усилитель 11, компаратр 12, блок 13 ключей и блок 14 питания.

Устройство работает следующим образом.

Осуществляют контакт первичного измерительного преобразователя с исследуемым объектом. При прохождении

XI

О XI CJ СП

Ю

измерительного тока через термопреобразователь 1 в нем выделяется тепло. Плотность теплового потока q, обеспечивающего рассеивание этого тепла одной торцовой поверхностью термопреобразователя 1

q 2Rt

jrDz

где D - диаметр термопреобразователя сопротивления.

Обеспечение этой плотности теплового потока приводит к падению температуры на преобразователе 2 теплового,потока на величину

где Ад - коэффициент теплопроводности преобразователя 2 теплового потока;

д - его толщина.

Это снижает сопротивление термопреобразователя 3 на величину

ARt Ro -a Aid,

где «-температурный коэффициент сопротивления.

Стабилизатор 7 тока обеспечивает про- хождение через термопреобразователи 1 и 3 одинакового измерительного тока I. Тогда в термопреобразователе 3 выделяется тепла больше, чём в термопреобразователе 1 на величину

AQ I2 -ARt.

Следовательно, плотность теплового потока qd , рассеивающего это тепловыделение, отличается от плотности теплового потока q , рассеивающего тепловыделение в термопреобразователе 1 на величину

0

5

0

5 0

5

0

Через преобразователь теплового потока 4 проходит поток плотностью

qflon q+(q- Aq).

При особо точных измерениях токи, протекающие через термопреобразователи сопротивления устанавливают весьма незначительными, например, порядка 1 А, что дает возможность в предложенном устройстве вариацией диаметра термопреобразователя сопротивления 1, толщины д и теплопроводности Ад преобразователя 2 теплового потока, а в некоторых случаях добавкой электросопротивления ARt к термопреобразователю 3 установить Aq 1 Вт/м2.

Тогда qflon 2q.

В этом случае чувствительность преобразователя теплового потока 4 по отношению к чувствительности преобразователя 2 выбирается как 1:2.

При этом разностный сигнал от преобразователей усиливается дифференциальным усилителем 11 и в компараторе 12 сравнивается со значениями опорных напряжений. Компаратор 12 обеспечивает подключение к тепловому насосу 5 тока соответствующей полярности от блока 14 питания. При этом выход логической схемы ИЛИ 10 заперт. Тепловой насос 5 обеспечивает отвод (или подвод) тепла от преобразователя 4 к теплоотводящему телу.

При достижении суммарным сигналом преобразователей теплового потока 2 и 4 нулевого уровня, блок 13 отключает источник питания от теплового насоса 5, логическая схема ИЛИ 10, воздействуя на управляющий вход измерительного прибора 9, обеспечивает измерение и индикацию искомого значения Температуры.

J

Фиг2