Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/32 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Иэофетевие относится к приборострое|тю, а конкретно, к устройствам для температуры путем преобразования ее в частоту колебаний механической колебательной камертона. Известно устройство для измерения те пературы, сод жащее в качестве T IMOчувствительного эл лента сдвоенные ка-, мертоны с различными коэффициентами температурного расширения. Камертоны устройства содержат, электромагнитные систолы возбуждения и съема колебаний, включенные в цепь усилителя положитель ной обратной связи Г11. Недостатки известного устройству - наличие в выходном сигнале гармонических составляющих высших порядков к сниженная дофотиость, вследствии отсутстви синзфонизации колебаний ветвей| что снижает точность измерения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее трубчатый термочувствительный элемент со вставкой внутри него И две системы возбуждения и съема сигнала С21. Недостатки известного устройства малое изменение с температурой моментов ивершш трубки, вследствии того, что 1ФИ кзъ1енении момента инерции происходит перераспределение массы только самой , снижение точности вследствие наличия в выходном сигнале датчика гармонических составляющих высших порядков, четлу способствует также связь между приемником и возбудителем колебаний, диссипация энергии колебаний в месте крепления вставки к основанию. Цель изобретения - повышение точности измерений и чувствительности устройства за счет увеличения изменения момента инершш ветви. Указанная цель достигается т&л, что вставка выполнена в форме камертона, на, каждой которого установлена эллиптическая трубка, заполненная термометрической жидкостью, причем каждая ветвь камертона снабжена возбудителем и приемвнком колебаю1й, при этчэм .выход одного усяшитепя соединен t возбудителем колебаний первой ветви камертона, а вход - с приемйиком колебаний второй ветви, выход другого усилителя соединен с возбудителем колебаний второй ветви камертона, а вход - с приемником коле-, банки первой ветви.

На ФЕТ. I схематически изображено устройство для измерения температуры; ;На фиг. 2 - разрез А- на фиг.; 1; на фиг. 3 - структурная схема, на которой ветви камертона изображены как отдельные резонаторы Р и Р .

Устройство содержит вставку в форме одинаркюго камертона с ветвями 1 и 2,

которые снабжены эллиптическими ipy&. ками 3 и 4, при этом температурный коэффициент линейного расширения материала камертона больше, чем материала трубок, электромагнитные возбудители S н б колебаний, электромагнитные приемники 7 и 8 колебаний, усилители 9 и Ю с автоматической регулировкой усиления, частотом II, термометрическую жидкость 12 и гермеигчные прокладки . 13 для удержания термометрической новдкостя в полости вставкой и трубкой. „п. Выход усилителя 9 соединен с возбуд твлол 6 колебаний первой ветви камертона, а вход - с приемником 7 колебаний В1чэрой ветви камертона, выход усилителя 10 соединен с возбудителем 5 колебаний второй ветви камертона, а вх с приемником 8 ;колебаний первой ветви кемертона/ Совокупности элементов устройства усилителя 9, возбудителя 6, ветви I ка мертона с трубкой 3 и приемника В, и соответсювшно элементов Ю, 5, 4, 2 и - представляют собой фазосдвигаьяи электромеханические филырьи УСЯОВИЯ возникновения автоколебаний в такой системе имеют вид . ti; - суммарны сдвиг фазы; - сдвиг фазы в цепи элтаденгов lO,5v4,7 и 9; ((j -, сдвиг фазы в цепи элементо 6,3 и 8; К0 - коэффициент передачи цепи элементов 9, 6, I, 3 и 8; коэффициент передачи цепи офатной связи элементов 10, 5, 4 я 7.

УСЛОВИЯ (I) и (2) удовлетворяются, так как каждая иа цепей Ю, 5, 4, 7 и 9 и 9, 6, 3 и 8 обеспечивает фазовый сдвиг 2 и имеет коэффициент п.едачи больше I.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При поступлении начального импульса от усилителя 10 на возбудитель 5 последнийпри-тянет ветвь 2 с трубкой, что вызовет увеличение магнитного зазора между приемтпсом 7 и этой ветвью, и уменьшенный сигнал, проинвертировавшись в усилителе 9, через возбудитель 6 притянет ветвь I с трубкой с уменьшенной силой. Сигнал, принятый приемником 8, внов пройдет через усилитель Ю и возбудитель 5, поддерживая противоположные колебания ветвей с частотой, зависящей от момента инерции ветвей с наз(рдящейся в трубках термометрической жидкостью. Цепь элем«1тов: 4, 5, 7, 9 и IО можно рассматривать как обратную связь системы 3, 6 и 8. Так как обратная связь представляет собой, электромеханический фазосдвигакяций фильтр, то в выходном сигнале содержится только собственная частота колебаний в етвей 1 и 2 с трубkaми. Кроме этсяго,: ветви I и 2 жесгко синхронизированы по фазе, что способствует увеличению добротности механичес- « кой колебательной системы за счет уменьшения рассеивания энергии колебаний от раскачивания основания камертона из-за различной амплитуды колебаний вргвеК. При изменении температуры, за счет различных коэффициентов температурного расширения вставки I и трубок 2 и 3, изл№--няется их момент инерции относительно осей О-О, О-О, О.-0 за счет перераспределения, массы термометри1еской жидкости 12 внутри трубок. При их темпера- турном раЬшир 1ии или сжатии вдоль указанных осей. Иаменен11е момента инфоии приведет к изменению частоты собственных колебаний ветвей I и 2, которое регистрируется частотомером И, проградуированным в единицах измеряемой температуры. Предлагаемое устройство для измерения темп атуры отличается от известных тем, что позволяет снизить уровень гармонических составляющих в выходном сигнале датчика температуры камертонного типа, синхронизировать колебания ветвей, благодаря чему повышается дофотность .колебательной системы, а, следовательно, точность измерения т етературы. Кроме этого, эа счет заполнения

трубок термометрической жидкое гью, увеличивается изменение момента инерции, а; следовательно, возрастает чувствительность.

Формула изобретения

Устройство для температуры, содержащее .трубчатый термочувствительный элемент со вставкой внутри него fet две систо«гы возбуждения и съема сиг(шла, о тли чающееся тел, что, с целью повышения точности измерений и чувствительности устройства за счет увеличения изменения момента инерции ветви, вставка выполнена в форме камертона, на каждой ветви которого

устшювлена эллиптическая трубка, заполненная термометрической жидкостью, при.чем каждая ветвь кам этона снабжена возбудителем и приемником колебаний, гфи этом выход одного усилителя соединен с возбудителем колебаний первой ветви , а вход - с приемнике колебаний второй ветви, выход другого усилителя соединен с возбудителем колебаний второй ветви камертона, а вход - с приемником колебаний первой ветви.

Источники инфбртлашш, принятые во внимание при экспертизе

.