Устройство для измерения температуры Советский патент 1974 года по МПК G01K5/60 G01K5/44 

1

Изобретение относится к устройствам измерений температуры, в частности измерения температуры поверхностей малой площади бесконтактным методом, например рабочих поверхностей катодных узлов кинескопов.

Известно устройство для измерения температуры поверхностей объектов, содержащее струнный датчик малых перемещений, параболлическое зеркало, защитные тепловые экраны, полоску из латунной фольги и подвижный барабан с рычагом. Инфракрасное .излучение фокусируется на латунную полоску - термочувствительный элемент - и способствует ее удлинению. Изменение длины латунной полоски вызьгоает поворот рычага и изменение выходной частоты струнного датчика малых перемещений.

Такое устройство измеряет температуру объектов с большой площадью излучающей поверхности (не менее 160x40 мм). Оно не может быть использовано для измерения температуры поверхности катодов, поскольку катод имеет диаметр 2-3 мм и : энергия его излучения поглощается защитными тепловыми экранами и не достигает фокусирующего зеркала, а чувствительность такого устройства практически будет равна нулю.

Кроме того, вследствие больщой массы латунной чувствительной полоски датчик обладает больщой инерционностью и непригоден для высокопроизводительного контроля.

Для обеспечения неразрущающего контроля и последующей селекции контролируемых катодных узлов, а также повыщеиия точности измерений и их производительности в ходе технологического процесса изготовления кинескопов предложено устройство снабдить системой подвески и базировки катодного узла, выполненной в виде закрепленного в корпусе t одного конца с помощью системы плоскопараллельных пружин держателя катодного узла и упора катодного узла из материала .с малой теплопроводностью, например сапфира, расположенного под вторым концом держателя так, что его рабочая поверхность выступает на строго фиксированное расстояние над чувствительным элементом, выполненным Б виде плоской нити микронного сечения и расположены на расстоянии от боковой по. верхности удора, равном 0,3-0,6 диаметра рабочей поверхности катодного узла. При этом один конец чувствительного элемента закреплен неподвижно, а второй свя зан с рычагом струнного датчика малых перемещений Термочувствительная нить жестко закреплена между двумя неподвижными упорами и расположена между постоянными магнитами струнного датчика малых перемещений. На фиг. 1 и 2 схематично изображено предлагаемое устройство (два варианта вьшолнения). Чувствительным элементом устройства является тонкая упругая металлическая нить 1. Один конец нити жестко прикреплен к корпусу 2 с помощью накладки 3 и винтов 4, а другой конец - к рьиагу 5 струнного датчика 6 перемещений. Корпус датчика перемещений жестко соединен с корпусом 2 устройства. Натяжение струны расположенной Б д атчике малых перемёще- НИИ, а, следовательно, i, час.тота собствен ных поперечных- колебаний 9ТОЙ струны, обусловлена величиной начальной упругой деформации нити 1, создается .неред окончательным закреплением накладки 3 винтами 4. . . :. Катодньш узел 7, температуру торца которого необходимо контролировать, закрепляется в кронщтейне 8 и удерживается в нем неподвижно с помощью прижимных ПРУЖИН 9.i.. . Кронщтейн 8 закреплен на двух плоских упругих пружинах 10 и 11. Вторые концы пружин закреплены жестко в стойке 12. Такая нодвеска позволяет перемещать кронштейн с закрепленным на нем узлом катода строго поступательно без угловых перекосов. Стойка 13, жестко прикрепленная к основанию 2, на верхнем конце име ет упор 14, выполненный в форме тонкой пластины из материала с малой теплопроводностью, например сапфира. Упор 14 но вертикали расположен вьиие нити 1. Расположение кронштейна 8 относитель но корпуса 2 регулируется при сборке та- КИМ образом, чтобы упругая нить проходила через диаметральную плоскость тор- новой поверхности катодного узла, закреплен11ого в кронштейне. Пластина упора 14 , расноладается вертикально и параллельно упругой нити 1. При этом упор смещен вправо (см. фиг. 1) от продольной оси нити на величину/-s А - 0,4 мм, где i - диаметр керна катода в мм. Для вертикального перемещения кронштейна 8 на оси 15 жестко закрепойн эксцентрик 16. При вращении оси, установленной в кронщтейне 17 и стойке 12, посредством рукоятки 18 эксцентрик упи-, рается в нижнюю плоскость кронщтейна 8. При этом вертикальное положениекронщтей-. на 8 будет определяться угловым положением | эксцентрика. В крайнем верхнем положении кронщтейна 8 проверяемый катодный узел устанавливается на горизонтальную плоскость и поджимается пружинами 9, На выводы подогревателя катода надеваются токоподводящие зажимы-19. В крайнем нижнем положении контролируемый катодный узел 7 расположится кромкой торцевой поверхности на. упор 14, обеспечивающий неизменн1 1м расстояние между торцовой поверхностью ;кат9Да:-и нитью 1. В эфом с;г;учае поверхность .;;эКсцентрика 16 ,:вн1|; и не .соир.икасается с поверх:ностью iKpOHiiiTreftHa 8. Высота стойп ки 12. должна бытьтакой,: чтобы в крайнем нижнем.;, положений к;.ронщтейна давле ние катода .на упор не - превышало величины 1-2 г/см.; Остальная часть веса верхнего прдвижноро узла компенсируется за «счет прогиба пружий 1О и 11. При таком контактном усилии и реальной площади соприкосновения между торцом катода и упором оксидный слой поверхности катода не изменяет -своих свойств и механически не разрущаеуся. Профиль эксцентрика-16 обеспечивает безударное касание торца катода с упором 14. По второму варианту (см. фиг. 2) вььполнения устройства с помощью накладок 3 и винтов 4 термочувствительная нить 1 жестко закреплена между корпусом 2 и стойкой 20, установленной на корпусе. Стойка 20 электрически изолирована от корпуса 2. Выводы от корпуса 2 и cтoй ки 20 подсоединяются к электронному уси1штелю с положительной обратной связью. Дга .возбуждения и поддержания незатухающих поперечных колебаний нитьструна 1 помещена в поле постоянного магнита 21. Р |ботает такое устройство следующим образом. Поворотом ручки 18 кронщтейн : 8 устанавливают в крайнее верхнее положение. На горизонтальную плоскость кронщтейна 8 устанавливают контролируемый катодньй узел 7, фиксируемый неподвижно пружинами 9. Затем на вьгооды подогрёвателя ; катода надевают контактные наконечники 19. По электронно-счетному частотомеру определяют начальную частоту поперечных колебаний упругой нити. После этого включают напряжение накала подогревателя UH 2 в COTl8t и поворотом рукоятки 18 кронштейн опускают вниз до касания торцовой поверхности . катода р упором 14. Через 30 сек (время, необходимое для достижения стационарного теплового режима катода) отсчитывают новое значение частоты. Разность между первым и вторым показателями будет пропорциональна температуре поверхности контролируемого катода. Чувствительность всего устройства, приведенная к поверхности катода, равна 1 , Разброс показаний при многократ ном измерении температуры одного и того же катодного узла на уровне 20ОРС не превышал - 1 гц, что соответствует no , решности измерения - 1°С. Такая точнос 1 измерения приемлема для контроля в уело- . ВИЯХ массового производства кинескопов. Предмет изобретен ия 1. Устройство для измерения температуры малых поверхностей, нспрамер рабочей поверхности катодного узла, содер- жаЕдее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом, соединенным с измерительным прибором, о т л и ч а ю- , щ е е с я Teiyj, что, с целью обеспечения : неразрушающего контроля и последующей селекции контролируемых катодных узлов, а также повьЕиения точности измерений и их производительности в ходе технологического процесса изготовления кинескопов, оно снабжено системой подвески и базировки катодного узла, выполненной в виде закрепленного в корпусе с одного конца с помощью системы плоскопарал- лельных пружин держателя катодного узла и упора катодного узла из материала с малой теплопроводностью, например сапфира, расположенного под вторым концом держателя так, что его рабочая поверхность выступает на строго фиксированное расстояние над чувствительным элементом, выполненным в виде плоской нити микронного сечения и расположенным на расстоянии от боковой поверхности упора, равном 0,3-0,6 диаметра рабочей поверхности катодного узла, один конец чувствительного элемента закреплен неподвижно, а второй связан с рычагом струнного датчика малых перемещений. 2. Устройство поп, 1, отлича ю- щ е е с я тем, что термочувствительная нить жестко закреплена между двумя не- подвижными упорами и расположена между постоянными магнитами струнного датчика малых перемещений.

JS

b SO

7

СГ)

1- to

V /