Устройство для измерения температуры ферромагнитных тел Советский патент 1993 года по МПК G01K11/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для применения в системах контроля и автоматического регулирования температурных режимов непрерывных процессов термообработки стальной проволоки.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем обеспечения инвариантности его чувствительности к размерам поперечного сечения контролируемого тела.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Сигналы от задатчика постоянной составляющей тока возбуждения 1 и источника переменного напряжения 2 поступают на входы первого сумматора 3, на выходе которого формируется задание для управляемого источника тока 4, питающего последовательно соединенные катушки возбуждения 5, 6 и 7, Напряжения, индуцируемые в измерительных катушках 8 и 9, подаются на зход второго сумматора 10 таким образом, что на его выходе формируется разностный сигнал, который поступает на первый усилитель 11. Дополнительная измерительная катушка 12 совместно с измерительной катушкой 9 также в противофа- зе подключены ко входам третьего сумматора 13, что позволяет получить на его

00

о

чО

со.

СА)

выходе еще один разностный сигнал, который подается на вход второго усилителя 14. Выходной сигнал первого усилителя 11 подается в качестве делимого на один вход блока деления 15, а на второй его вход в качестве делителя поступает сигнал с выхода второго усилителя 14. Блок деления 15 своим выходом связан со. входом полосового фильтра 1 б, к выходу которого подключен выпрямитель 17, формирующий однополяр- ный сигнал, по величине которого судят о температуре контролируемого тела.

Устройство для измерения температуры ферромагнитных тел работает следующим образом. Одну пару катушек 6, 9 устанавливают перед нагревательным устройством и пропускают через нее холодный металл, температура которого известна, Вторую пару катушек 5, 8 размещают после нагревательного устройства, пропуская через нее горячую проволочку, а дополнительную пару катушек 7, 12 оставляют свободной от металла.

Сложные магнитные поля, созданные катушками возбуждения 5, 6, благодаря наличию в них постоянной составляющей, уро- вень которой определяется уставкой задатчика постоянной составляющей тока возбуждения 1, обеспечивают намагничивание металла, находящегося в обеих катушках, до состояния насыщения. На этом фоне переменные составляющие -магнитных полей возбуждения, уровень которых задается источником переменного напряжения 2,индуцируют в измерительных катушках 8, 9 ЭДС, величины которых пропорциональны как магнитным проницаемостям металла на соответствующих участках, так и площади поперечного сечения контролируемого тела. ЭДС дополнительной, измерительной катушки всегда остается неизменной.

При повышении температуры металла его магнитная проницаемость в зоне насыщения уменьшится, что приведет к снижению ЭДС, индуцируемой в измерительной катушке 8, а это повлечет за собой рост сигнала на выходе второго сумматора 10. Благодаря постоянству температуры холодного металла в катушке 9 и его отсутствию в дополнительной измерительной катушке 12 при постоянном сечении контролируемого тела сигнал на выходе третьего усилителя 13 остается постоянным. Выходной сигнал второго сумматора 10 через первый усилитель 11 в качестве делимого поступает на один вход блока деления 15, а на другой вход последнего в качестве делителя через второй усилитель 14 поступает выходной сигнал третьего сумматора 13. В результате выполнения в этом блоке операции деления происходит сокращение всех одинаковых

параметров, влияющих на величины выходных сигналов второго 10 и третьего 13 сумматоров, в том числе сокращается площадь поперечного сечения контролируемого тела, что обеспечивает инвариантность чувствительности устройства к этому параметру. На выходе блока деления 15 формируется сигнал пропорциональный разности относительных магнитных проницаемостей контролируемого тела до и после нагрева, по

величине которого можно судить о степени нагрева тела. С целью устранения помех и повышения точности измерений этот сигнал через полосовой фильтр 16, подавляющий напряжения с частотами, не совпадающими

с первой гармоникой переменной составляющей тока возбуждения подается через выпрямитель 17 на выход устройства. Его уровень соответствует разности температур проволоки до и после нагрева независимо

от площади поперечного сечения,

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я Устройство для измерения температуры ферромагнитных тел, содержащее задатчик постоянной составляющей тока возбуждекия, источник переменного напряжения, которые подключены своими выходами к входам первого сумматора, соединенного выходом с входом управления источника тока, выход которого подсоединен к цепи двух

последовательно включенных катушек возбуждения, индуктивно связанные с ними измерительные катушки, подключенные в противофазе ко входам второго сумматора, соединенного своим выходом с входом первого усилителя, а на выходе устройства включена цепочка из последовательно соединенных полосового фильтра и выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий

сумматор, второй усилитель, блок деления, дополнительные измерительная катушка и катушка возбуждения, которая последовательно включена в цепь последовательно включенных двух катушек возбуждения, а

дополнительная измерительная катушка в противофазе с одной из измерительных катушек соединены с и ходом третьего сумматора, выход которого через второй усилитель соединен с первым входом блока

деления, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход-с входом полосового фильтра.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах контроля и автоматического регулирования температурных режимов непрерывных процессов тер-мообработки стальной проволоки с целью повышения точности достигается тем, что разностный сигнал ЭДС измерительных катушек 8 и 9, первая из которых охватывает контролирующий участок тела, а вторая - участок с известной температурой формируется сумматором 10 и после усилителя 11 подается в качестве делимого на первый вход блока деления 15. На второй вход этого блока в качестве делителя поступает сигнал разности ЭДС измерительных катушек 9 и 12, формируемый сумматором 13 и усилителем 14, В результате на выходе блока деления 15 получают сигнал, зависящий только от разности магнитных проницаемостей участков ферромагнитного тела в зоне контроля и в зоне с известной температурой, По величи- . не этого сингала судят о разности температур на соответствующих участках. Повышение точности измерений обеспечивается за счет питания катушек возбуждения 5, 6, 7 от управляемого источника тока 4, задающий сигнал которого формируется .сумматором 3, ко входам которого подключены задатчик постоянной составляющей тока возбуждение 1 и источник переменного напряжения 2, Кроме того, между входом устройства и блоком деления 15, включены полосовой фильтр 16 и выпрямитель 17. 1 ил.