Устройство для измерения температуры вращающегося объекта Советский патент 1982 года по МПК G01K13/08 

(54) УСТРОПСТВО ДЛ ВРАЩАЮЩ Изобретение относится к измерению температуры вращающихся объектов и может быть использовано при необходимости беспроводной дистанционной передачи сигнала с объекта на измери тельное устройство. Известны устройства для измерения температуры вращающихся объектов, ко торые состоят из резонатора, закрепленного на вращающемся валу, и непод вижного измерительного устройства, между которыми используется индукционная связь ri. Принцип действия известных устройств состоит в том, что при изменении температуры вращающегося объек та вследствие линейного расширения материала резонатора происходит изменение его частотных параметров, что регистрируется измерительным устройством. Недостатком известного устройства с электроиндукционной связью является низкая помехоустойчивость, что в свою очередь приводит к низкой чувствительности устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры врашакиаеРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА гося объекта, содержащее датчик температуры, установленный на вращающемся объекте и оптически связанный с неподвижным приемником излучения 2 . Недостатки известного устройства - низкая точность измерения и ограниченный диапазон измерений, обусловленные применением в качестве датчика температуры светодиода. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений температуры вращаютцегося объекта. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены неподвижный источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, оптический связанный датчик температуры, выполненный в виде двух оптически прозрачных пластинок и металлической прокладки, размещенных в оправе и укрепленных соосно с валом рращаюгцегося объекта, причем длина оправы и ч прокладки 2 вдоль оптической оси н коэффициенты их линейного (1л и do. связаны соотношением ieidi-eQ.d.i)o. На фкг.1 показана схема устройства; на фиг. 2 - интерфереянионнгчтп кольца датчика температуры. Устройство включает в себя враща щийся вал 1, оправу 2, выпуклую оптически прозрачную пластинку 3, пло копараллельную пластинку 4, металли ческую прокладку 5, полупрозрачное (Зеркало б, источник 7 монохроматиче ;кого света, приемник излучения 8 и .отсчетное устройство 9 (фиг.1). На фиг.2 показаны интерференцион ные кольца 10 и метки 11 отсчетного устройства 9. Устройство работает следующим об разом. Монохроматический луч от источни ка света 7 освещает оптически прозрачные пластинки 3 и 4 и отражается от них. Образующиеся при отражении света интерференционные кольца равной толщины, обу(гловленные наличием клиновидного воздушного зазора между прозрачньа и пластинками 3 и 4 с помощью полупрозрачного зеркала 6 проецируются на приемник 8 излучения. При изменении температуры металлическая прокладка 5, находящаяся в механическом и термическом кон такте с оптической частью устройства для получения интерференционных колец равной толщины, вследствие ра ности размеров и коэффициентов термического расширения прокладки 5 (Ь, и i ) и оправы 2 (г,иАд), давит на пластину 4, При этом изменяется .величина воздушного зазора между пластинами 3 и 4, что приводит в свою Очередь к изменению радиуса ко лец. По величине радиуса колец опре деляется температура вращающегося объекта. Радиус колец определяют отсчетным устройством 9. При уменьшении температуры вала из-за увеличения -толщины возду-шной прослойки радиуса интерференционных колец уменьшается, кольца стягиваются к центру. Достигнув центра, кольцо превращается в кружок, исчезающий при дальнейшем уменьшении температуры. Таким образом, центр картины становится попеременно то светлым, то темным. Одновременно на периферии поля зрения зарождаются и перемещают ся к центру новые интерференционные кольца, пока каждое кольцо не исчезнет в центре картины. При повышении температуры радиус колец увеличивается. В центре картины зарождаются все новые и новые кольца, которые, увеличивая свой радиус, исчезают на периферии поля зре . в центре картивы также происходит чередование максимумов и минимумов интенсивности света. При значительных изменениях температуры счи тают количество экстремумов в центре картины. Зная количество экстремумов по предварительной градуировке определяют температуру. Незначительные измерения температуры определяют по величине радиуса наиболее подвижного ближайшего к центру картины кольца. Знак измерения температуры определяют по знаку изменения радиуса колец при медленном измерении температуры. В случае быстрого измерения температуры ее знак определяют по зарождению и исчезновению интерференционных колец в центре картины. Чувствительность устройства определяется соотношением коэффициентов Линейного расширения и размерами оп;равы 2 ( 1) и прокладки 5 |( Ii3 и (i-a ) . Для устройства должно быть соблюдено следующее условие: (1 d-a-a l )0 , где Ц и А do. 00.ответственно длина и коэффициенты линейного расширения оправы и прокладки вдоль оптической оси датчика температуры. Расширение диапазона температур достигается тем, что применяемый оптический элемент эксплуатируется в более широких пределах температур, . чем светодиод и питающая его схема. При изготовлении оптического элемента из прозрачных тугоплавких материалов, например плавленного кварца, устройство применяется до температуры порядка 100.0 С. Повышение точности измерения дос- тигается тем, что изменения числа и радиуса интерференционных колец не зависят от интенсивности монохроматического света. Чувствительность предлагаемого устройства увеличивается с ростом разности произведения . регулируется подбором коэффициентов линейного расширения d и размеров прокладки и оправы. Формула изобретения Устройство для измерения температуры вращающегося объекта, содержащее датчик температуры, установленный на вращающемся объекте и оптически связанный с неподвижным приемником излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены неподвижный источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, опти1еский связанный датчик температуры, выполненный в виде двух оптически прозрачных пластинок и металлической прокладки, размещенных в оправе и укрепленных соосно с валом вращайадегося объекта, причем длина оправы 1 и прокладки г вдоль оптической оси

И коэффициенты их линейного расширения d, и А.1 связаны соотношением (.)0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

свидетельство СССР 01 К 13/08, 1970.

свидетельство СССР 01 КЧЗ/08, 1973