Пневматический термометр Советский патент 1981 года по МПК G01K5/46 G01K13/02 

(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР

1

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для автоматического измерения температуры газовых потоков.

Известен пневматический термометр содержащий источник питания и дроссельный мостовой преобразователь

И.

Однако данноеустройство не обладает требуемой точностью измерения из-за присутствия в из меряемом газовом потоке аэрозолей, которые оседают в каналах дроссельных элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пневматический термометр, содержащий ИСТОЧНИК;питания, снабженный редуктором и фильтром, дроссельный мостовой преобразователь, в рабочую ветвь которого включены дроссельный преобразователь температуры и вспомогательный дроссель, имеющий одинаковые диаметры каналов, а в сравнительную ветвь - ламинарный дроссель причем междроссельные камеры мостового преобразователя подключены к входам усилителя, выход которого подключен ко взводу повторителя, сое.диненного со вторичным прибором.

причем к выходу редуктора подключена последовательная цепочка из постоянных и переменного дросселей, выходы которого подсоединены к третьему и четвертому входам усилителя, а выход одного из постоянных дросселей соединен с выходом задатчика 2.

Однако в данном устройстве температура контролируемой среды измеряется с большой погрешностью не менее 6% от максимального давления шкалы показывающего прибора. Невысокая точность измерения обусловлена отклонениями в однородности состава инертного газа, питающего схему измерения, и невозможностью поддержания стабильной температуры в термостате из-за наличия градиента температуры между дросселями мостового преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для достижения этой цели в устройство введены дополнительный источник питания и регулирующий дроссель, включенный в сравнительную ветвь мостового преобразователя, каждая из ветвей которого подключена раздельно к источникам питания.

Отношение длин каналов вспомогаельного дросселя и дроссельного реобразователя находятся в пределах ,7-3,0.

На чертеже представлена схема стройства.

Предложенное устройство включает источник 1 питания, постоянный дроссель 2, дроссельный преобразователь 3 температуры, измеряемую среду 4, регулирующий дроссель 5, постоянный дроссель 6, дополнительный источник 7 питания, усилитель 8., постоянный дроссель 9, эадатчик 10, постоянный дроссель 11, регулируемый дроссель 12, постоянный дроссель 13, повторитель 14, вторичный прибор (манометр) 15 источник 16 питания, фильтр 17, редуктор 18, давление РО питания мостовой схемы, давления Р и Р в междроссельных камерах мостового дроссельного преобразователя

Устройство работает следующим образом.

Измеряемая температура вызывает разбаланс мостового преобразователя, образованного четырьмя дросселями 2-5. Измеряемый перепад давления мостовой схемы является функцией нескольких независимых переменных

. (tn,tj-,Po,d,e) , где АР - измеряемый перепад давления

мостовой с;хемы; Р - давление в междроссельной камере рабочей ветви моста (дроссели 2 и 3) ; Р„- давление в междроссельной

камере рабочей ветви моста; tj,- измеряемая температура; t - температура окружающей среды;

d - диаметр канала дросселя; 6 - длина дросселя. При изменении измеряемой темпера-, туры изменяется вязкость воздуха, протекающего через канал дросселя 3, что вызывает изменение перепада давления на нем и ведет,к изменению давления в междроссельной камере рабочей ветви моста, а следовательно к разбалансу мостовой схемы.

Рассмотрим более подробно влияние изменения измеряемой температуры на изменение величины давления в междроссельной камере рабочей ветви моста.

В стационарном режиме при равенстве измеряемой температуры и температуры окружающей среды на основании закона Пуазейля для рабочей ветви моста можно записать

d ч 4

..

/1Ро-)-1Р.-Р.Ь ,,

где |li и р - соответственно динамический коэффициент вязкости и плотность воздуха, протекающего по .каналам дросселей;

PQ - давление питания ветвей

моста;

PQ- атмосферное давление. Если измеряемая температура больше температуры окружающей среды, то при установлении режима уравнение (1) примет вид

14 14 1

lf.{p-P - - -(р-р

-ju-l o ,} ju- (i а 2)

где fU и р - срответственно динамическая вязкость и плотность воядуха S канале первичного преобразователя 3 при новом значении измеряемой температуры;

Р - давление в междроссельной камере, соответствующее новому значению измеряемой температуры.

Новое значение давления в междроссельной камере получим, решив уравнение (2) относительно PJ

р--4

.5зрр (3)

4-1-:

.

Приращение давления в междроссельной камере рабочей ветви моста равно

p-;-v-io-)i, ,,,

а

где

fu.p

Следовательно, ДР зависит от измеряемой температуры через величину а. Разбаланс мостовой схемы определяется давлением питания PQ , которое необходимо стабилизировать. Давления Р и Формируемые в междроссельных проточных камерах, образованных дроссельными элементами 2-3 и 6-5, подаются на 4-х входной усилитель 8. Питание нижнего сойла усилителя 8 осуществляется от элемента постоянного расхода воздуха 16. Для создания начального выходного давления термометра используется задатчик 10. Выходное давление усилителя 8 усиливается еще мощным повторителем 6 и направляется на вторйчньйг прибор 15, в качестве которого может быть использован обычный Манометр. Экспериментальное исследование работы термометра показывает, что для обеспечения линейной зависимости приращения перепада давления в меж5 дроссельной камере рабочей ветви моста от измеряемой температуры необходимо, чтобы отношение длин вспомогательного дросселя и дроссельного преобразователя при одинаQ ковых диаметрах каналов находилось в пределах 2,7-3,0.

Введение в предложенный термометр регулирующего мембранного дросселя 5 уменьшает в несколько раз разбаланс мостового преобразователя, обуслов