Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/32 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения температуры путем преобразования ее в частоту ко.лебаний. ИзвеОтно устройство для измерения температуры, содержащее центральную и боковые перемычки, крепящиеся к ос нованию и выйолнённые в форме сдвоен ного камертона с различными температурными коэффициентами линейного рас ширения 1 . Недостаток устройства - сложная конструкция термочувствите.льног эле мента,, Известен-термометр, содержащий термочувствительный элемент, выпол.ненный в виде консольно закрепленного многослойного стержня с нечетным числом продольный слоев из материало с разными температурными коэффициентами линейного расиюрения. Причем слои расположены симметрично относитёл1Ё но центрального слоя, а сечение стержня симметрично относительно плоскости поперечных колебаний и пло кости, перпендикулярной к ней 2, Недостаток устройства - сложность и нетехнологичность конструкции термочувствителэного элемента, а также существенная нелинейность функции преобразования тeмпepaтsфы в. частоту. Наиболее близким по технической сущности является преобразователь температуры в частоту, содержащий кон сольно закрепленный, биметаллический термочувствительный элемент, систему возбуждения и съема сигнала. Чувствительный элемент выполнен в виде биметаллического стакана с.двумя диаметрально противоположными продольными вырезами 3, Недостаток такого преобразователи - слржнбсть конструкции термочувствительного элемента и линейной характеристики выходного сигнала. Цель изобретения - упрощение конструкции термочувствительного элемейта и линеаризация характеристики вйход но си гн ал а. Цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде упругой трубки эллипсообразного сечения, вдоль одной из осей которого по всей длине трубки установлена плоская вставка из материала . с большим, чем у трубки, температурным коэффициентом линейного расширения, при этом термочувствительный

ЯШёНт крепится к -основанию выступающим за концом вставки.

Устройсгво дополнительно, снабжено системой возбужденйя и съёмасй нала, при этом возбудитель и приемник колебаний каждой из систем расположены во в з.аимно пенпендикулярных

ПЛОСКОСТЯХ, проходящих через большую и малую оси эллипсообразного сечения трубки.

ТакЬе выполнение термочувствительного элемента позволяет производить преобразойание температуры в частоту колебаний путёМ и эменения моментов инерции упругой трубки в двух плоское тях ее колебаний, причем в одной из плоскостей момент сечения возрастает за счет температурного удлинения под действием вставки, например большой оси сечения, а в другой уменьшается за счет сокращения при этом малой оси сечения. В результате сохраняёгся высокая чувствительность, упрощается конструкция термочувствительного элемента. За счет вычитания частот колебаний трубки в двух плоскостях ее колебаний значительно линеаризуется функция преобразования температуры в частоту и возрастает чувствительность.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. вставка; на фиг. 3 - вставка с тонкостенной. . трубкой, разрез А-А на Фиг.-1, вид сверху.

Устройство содержит звставку 1, выполненную за одно целое с упругим круглым элементом 2, на конце которого может быть установлен теплообменник. 3. Вставка выполнена из материала с большим коэффициентом температурного расширения, например никеля. На вставку 1 надевается упругая тонкост.енная трубка 4, например из стали 35ХГСА (термочувствительный элемент показан в сборе), эллипсообразного сечения. Трубка крепится к основанию 5 выступающим концом вставки. Для возбуждения коле ёанйй и съема сигнала в плоскости, прохо- дящей через ось в, предусмотрены возбудитель 6 колебаний й прйёмнйк 7 колебаний, которые могут быть емкбстными или.эдектромагнитными, включенные по автогенераторной схеме .

. цепь усилителя 8. Для возбуждения колебаний в плоскости, проходящей через ось а предусмотрены возбудиель 9 колебания и приемник 10 колебаний, которые могут бытЪвгйпОЛнён.ы магнитоэлектрическими или емкостными, вкЛйчённые в цепь усилителя 11 по

автегёнёраторной схеме. -. Устройство работает следующим

образом..

Трубка 4 ,устайЬвЛённая наynpyrow элементе 2, НриводитсяеТэШйй автоколебаний с помощью приемника 7,

возбудителя б (колебаний) усилителя 8 и возбудителя 9 с частотой f в плоскости, проходящей через ось в, ГIpИчe il частота колебаний определяется соотношением

постоянная;

где жесткость элемента; момент инерции поперечного сечения относительно оси OY; модуль упругости материала вставси; т.,т - масса единицы длины

трубки и вставки соответственно ;

- длина вставки, и увелич IBается при возрастании b Ьд(1+Л1) с увеличением температуры момента инерции, .

где Ьц начальная длина большой оси Л коэффициент температурно.го расширения вставки; t -.температура . : , Частота f автоколебаний трубки, проходящая в плоскости через а, возбуждаемая с помощью приемника 10, усилителя 11 и возбудителя.9 колебаний, с увеличением температуры уменьшается, так как происходит растяжение .упругой трубки вдоль оси ОХ с уменьшением длины а и момента инерции 3 при этом - .

Разностная частота колебаний f -f линейно зависит от температуры.

Предлагаемое устройство отличается от известного простотой конструкДйй, чувЬТвительностью и линейной характеристикой преобразования.Изобретение может быть использовано для измерения температуры в труднодоступных ectaijc, например колодцах, в нефтехимической промышленности.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения темПературы, содержащее консрльно закрепленный биметаллический термочувствительный Элемент, систему возбужде- ния и съема сигнала, отличающееся тем,что, с целью упрощения констру-кции термочувствительного элемента и линеаризации характеристики выхЬДнЬгб сигнала, термочувствительный элемент выполнен в виде упру