Ультразвуковой преобразователь температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K11/26 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к контакт ной термометрии и может быть использовано ВО всех отраслях народного хозяйства для измерения .температуры.

Известно устройство для измерений температуры, содержащее ультразвуковой преобразователь и звукопровод, причем температура определяется по скорости распространения ультрзлзвуковой волны вдоль звукопровода tU

Недостаток известного устройства, низкая точность измерения, обусловленная разрушением элементов.звуке- провода при измерении температуры агрессивной среды.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее магнитострик- ционный преобразователь, соединенньй через линию связи с согласующим отрезком и .резонатором 2.

Недостаток известного устройства низкая точность измерения температуры и ограниченные функциональные возможности, обусловленные узкополосностью прибора, наличием одной .катушки для передачи и приема сигнала и отсутствием защитно1 о чехла д.ля работы в агрессивных средах.

Цель изобретения - повышение точности измерений температуры и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем,

10 что согласующий отрезок размещен в защитном чехле и выполнен переменного сечения по длине с сужением к центру и максимальным в плоскостях торцов, а магнитострикционный пре15образователь вьшолнен с двумя раздель ными экранированными катушками, причем отражающий торец сердечника маг-t нитострикционного преобразователя на расстоянии, равном не менее двух

20 длин волн, в материале сердечника обжат вибропоглощающим материалом.

На рис. 1 изображен ультразвуковой преобразователь температуры, на рис. 2 - осциллограммь отраженных сигналов, ; Ультразвуковой преобразовательр температуры, содержит вибропоглбщающий материал 1, катушки магнитострик Л ционйого преобразователя 2, сердечник 3 из магнитострикционного материала линию 4 связи, согласующий отрезок 5 резонатор 6, защитную арматуру 7. ...Электрический сигнал в виде цуга колебаний, например, ограниченная синусоида (рис. 2с1), преобразуется в магнитострикционном преобразователе 2 в ультразвуковой i сигнал такой же формы. Сигнал, распространякнцийся в сторону торца сердечника 3, подавляется вибропоглощающим материалом 1 Полезный (информационный) сигнал транслируется линией 4 связи к согласующему отрезку 5 и резонатору 6. Поскольку в момент резонанса выполняется условие Z. ZjiJZ а, где Z - входной импеданс резонатора; входной импеданс согласующего отрезка, Z,импеданс линии связи, то происходит отражение сигнала от плоскостей, соответствующих соединениям линии связи и согласующего отрезка, согласующего отреза и резонатора, В первом случае сигнал отражается без изменения формы (рис. 2с), во втором - имеет экспоненциальную огибающую вследствие переходных процессов, связанных с процессами поглощения и излучения энерги четвертьволновым резонатором (рис.2{У) Суммарный отраженный ультразвуковой сигнал преобразуется в магнитострикци онном преобразователе в электрический сигнал и подается в соответствующие каналы электронной аппаратуры. Указанный сигнал содержит интерференционный минимум (рис. 2в) , так как перечисленные выше отраженные сигналы в момент настройки находятся в противофазе за счет разности хода (2N+l) соответствзпощей времени двойного прохождения сигнала по согласующему отрезку ( 1;). По этому минимуму производится настройка передатчика на определенную частоту. Если термопреобразователь предварительно проградуирован по образцовому средству измерения, то по полученному значению частоты определяется температура объекта, в который помещен чувствительный элемент. Механический контакт согласующего отрезка и защитной арматуры в определенных точках исключает появление дополнительных отражений. В предлагаемом ультразвуковом пре образователе магнитострикционный преобразователь выполнен с двумя катушками, что уменьшает проникновение сигнала передатчика в канал приема и, . тем самым, улучшает метрологические характеристики ультразвукового преобразователя в целом. Обжатие сердечника магнитострикционного преобразователя демпфером со стороны отражающего торца значительно расширяет полосу пропускания магнитострикционного преобразователя. Испытания ультразвукового преобразователя температуры с чувствительным элементом из рения и вольфрама подтвердили его высокие метрологические характеристики в диапазоне температур 270-270.. Формула изобретения Ультразвуковой преобразователь температуры, содержащий магнитострик ционньй преобразователь, соединенный через линию связи с согласующим отрезком и резонатором, о тличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений температуры и расширения функциональных возможностей устройства, согласующий отрезок размещен в защитном чехле и выполнен переменного сечения по длине, с сужением к центру и максимальным в плоскостях торцов, а магнито-стрикционный преобразователь выполнен с двумя раздельными экранированными катушками, причем отражающий торец сердечника магнитострикционного преобразователя на расстоянии, равном не менее двух длин волн, в материале сердечника обжат вибропоглощающим материалом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 391424, кл. G 01 К 11/22, 1971. 2.Патент Великобритании №1246542, кл. G 01 К 11/26,.1969 (прототип). f

Uf.r Т