Устройство для измерения температуры проводников Советский патент 1980 года по МПК G01K7/04 

I

Изобретение относится к области темпера турных измерений и может быть использовано при измерении быстроменяющихся температур в условиях высокого уровня помех, например для измерения температуры проводников при нагреве мошяыМн импульсами тока.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопару и усилитель, в котором компенсация напряжения помехи осуществляется введением обратной связи И1.

Известно также устройство для измерения температуры в условиях помех, содержащее термсншру, включенную в мостовую схему с тесньпли индуктивными связями 2.

Недостатком этих устройств является низкая степень компенсации помех.

Шиболее близким по технической супшобти является устройство для измерения температуры, содержащее трехэлектродную термопару, два электрода которой изготовлены из идентичного материала, основной трансформатор и измерительный прибор 3.

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности нзмерешм температуры в услоВИЯХ сильных помех, например при измерении температуры проводников, нагреваемых мощными импульсами тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения в условиях высокого уровня помех.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены дополнительный трансформатор, резисторы и усилитель, к выходу которого через переменные резисторы и основной трансформатор подключен дополнительный трансформатор, зашунтированный резистором, выход которого соединен со средней точкой двух последовательно соединенных резисторов, подключенных ко входу усилителя, и через измерительный прибор - со средним электродом термопары, два идентичных электрода которой подсоединею. ко входу усилителя.

На Чертеже представлена схема устройства.

Устройство Содержит трехэлектродную термопару 1, имеющую средний электрод 2, например алюмелевый, и два симметричных электрода 3 и 4, выполненных из идентичного ма3 : териала, например хромеля. ЭлеКтродь термо пары 1 жестко закреплекы на нагреваемом про воднике 5, например, с помощью конденсаторной сварки, что умейышёт HHepUHoifftibcTb термопары. Электроды 3 и 4 терИбпарб соеш нены со входом усилителя 6 к резисторами 7 и S. Выход усилителя 6 соединен со входом фазосдвигающей цепочки, состоящей из транс.форматоров 9, 10 и переменных резисторов 41 и 12. Выход фазовой обмотки - вторична . обмотка трансформатора 10, связан с резистр. ром 13, который через измеритеяьда1й прибор 14 соединен с электродом 2 термопары. Уст|юйство работает следующим образом. При нагреве проводника 5 мощным ймпуль . сом тока в контуре 1, образованном электродами 2 и 3, резисторами 7 и 13 йГйзШрйТелЬным прибором 14, и в контуре It, образованном электродами 2 и 4, резисторалш. 8 и 13 и измерительным прибором 14, притекает ток, пропорциональш й термоздс, возникающей между злектродами 21 и 3 в контуре 1 и электродами 2, 4 в контуре И, и ЭДС помехи. ЭДС .помехи е, и е, в J и II контуре завзят от геомтерий контуров, амплитуд и. частоты импульса тока и разности потенциалов между точками приварки злектррдов 2 .и 3 в контуре I и электродов 2 и 4 во П контуре. Если злектроды термопары 1 приваренЬ прямой и на равном расстоянии относительно злектрода 2, то при равной геометрии и одинаковом расположешш контуров Гй tf адС помехи е, и е, будут равны. Однако этот случай практически нереализуемый. При нарушении же симметрии злектродов 3 и 4, что всегЙа имеет место в реальных изтиерйтёль&х устройствах, появившиеся ЭДС помехи е, и е, вызывамтпротекайие токов помехи: ij - в ветви злектрода 3, i, - в ветви электрода 4; in - ток, протекающий по прибору 14. Ток In мал по сравнению с токами i, я i,, что объясняется большим внутрейним сопротивлением Измерительного прибора. На вхЪд.изйёр Йтельного прибора поступает сигнал, велйадна которого пропорциональна ЭДС помехи. Йьгход усялителя нагружен на сопротивление резистора И и вносимое сопротивление резистора 12. Так как активное сопротивление резисторов 11, 12 и 13 значительно больше индуктивного сопротивления обмоток трансформаторов 9 и JO, то гапряэкение на выходе трансформатора 9 сдвииуто по фазе на 90° относительно ЭДС 4 помехи. Трансформатор 10 исключает сдвиг..«,. фаз, а в его обмотках напряжение совпадает по фазе с ЭДС помехи. Соотношение между Сопротивлениями резисторов II и 12 таково, что на выходе трансформатора 10 возтжает ЭДС, равная разности ЭДС помехи е, и в, . При этом ток компенсации i, протекающий по вь ходнрй обмотке трансформатора 10 и :резистору 13, равен in по величине и направлен противоположно. Изменение напряжения на резисторе 13 пропорционально изменению сигнала на входе усилителя 6, что обеспечива:ёт автоматическую компенсацию ЭДС помехи при ее изменении, Так как злектроды 3 и 4 выполнены из одного материала, термоздс в контурах I и М равны. На вход усилителя поступают сигналы, равные по величине и противоположные по направлению. Это исключает влиядае усилителя на сигналы термоэдс. Предлагаемое устройство повышает точность измерения температуры в условиях высокого Зфовняпомех благодаря компенсации сигнала помехи. Формула и3 обретения Устройство для измерения температуры проводников, содержащее трехэлектродную термопару, два злектрода которой изготовлены из идентичного материала, основной трансформатор, измерительный прибор, о т л и ч а И щ ее с я тем, что, с целью повышения :ТЬчности измерения в условиях высокого уровня помех, в него введены дополвдтельиьш трансформатор, резисторы и усилитель, к выходу которого через переменные резисторы и основной трансформатор подключен дополнительный трансформатор, зашутированный резистором,выход которого соединен со средней точкой двух последовательно соединенных резисторов, подключенных ко входу усилителя, и через измерительный прибор;- со зЛектродом термопары, два идентичных электрода которой подсоединейы ко входу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 159311, кл. G 01 К 7/04, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 161145, кл. G 01 К 7/02, 1963. 3.Авторское свидетельство СССР № 158115, кл. G 01 К 7/04, 1962 (прототип).