Устройство для бесконтактного измерения температуры вращающихся объектов Советский патент 1982 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к измере- нию температуры вращакицихся объектов и может быть использовано преимущественно для измерения температури роторов ультрацентрифуг.

Известно устройство для измереняя температуры вращающихся объектов, содержащее колебательный контур, находящийся в индивидуальной связи с колебательным контуром LC-генератора (1.

Недостатком этого устройства является низкая тЬчность и ограниченный диапазон изменения частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения температуры, содеЕшащее мостовую схему, в одно из плеч которой включена неподвижная катушка, свя анная с подвижной катушкой, зашуитированной термозависи «лм элементом, усилитель,, включенный в одну из диагоналей этой схемы 2,

Недостатками известного устройства являются его сложность обусловленная необходимостью использования дополнительного генератора, и недостаточная точность. Последнее обусловлено тем, что вследствие большого

коэффициента связи между подвижной И неподвижной катушками, изменения параметров Элементов усилительной части схемы вносятся в измерительный контур. Поэтому результат измерений будет зависеть не только от изменения температуры объекта, но и от изменений параметров всех, элементов усилительной части схемы.

Цель изобретения - повышение точнос.ти измерений при одновременном упрощении устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве между неподвижной катушкой и входом усилителя включен постоянный резистор, а в смежное относительно этого входа плеЧо мостовой схемы включен переменный резистор, причем в качестве термозависи20мого .элеме{1та использован конденсатор.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит колебательный контур 1, состоящий из термочувствительного конденсатора 2 и стабильной, катушки 3 индуктивности, находящейся в индивидуальной связи с неподвижной катушкой 4, мостовую схему„ состоящую из резисторов 5-9 и дифференциального усилителя 10. В одно из плеч мостовой схемы последователь но с резистором 7 включена индуктивность 4, конденсатор 2 и индуктивность 3, установленные на роторе ультрацентрифуги.. Перечисленные элементы образуют схему генератора, частота которого синхронизируется указанным контуром Устройство работает следующим образом.Через делитель на резисторах 8 и 9, образующих плечи моста, осущест вляется отрицательная обратная связь а через делитель напряжения, состоящий из резисторов 5 и 6, а также резистора 7 и Индуктивности 4, находящейся в индуктивной связи с колебательным контуром 1, осуществляется положительная обратная связь. Изменяя величину резистора б, можно максимально приблизить значение коэф фициента положительной обратной связи к значению коэффициента отрицательной обратной связи. При этом зн чение коэффициента усиления стремитс к бесконечности. При выполнении этог условия даже незначительные по амплитуде колебания, возникающие в контуре 1, будут усиливаться и обеспечивать условия возникновения незатухающих колебаний. При этом часть энергии этих колебаний будет передаваться в контур 1 через цепь, состоящую из резисторов 5-7 и индуктивности 4. В результате в контуре будет поддерживаться незатухающие колебания, частота которых определяется резонансной частотой контура 21Г ТЬС С - емкость термочувствительного конденсатора 2; L - индуктивность катушки 3.. В свою очередь, частота генератора синхронизируется частотой колебательного контура 1. В этом случае частота сигнала на выходе усилителя 10 становится близкой к резонансной частоте fpes контура 1. Поскольку емкость термочувствительного конденсатора 3 зависит от температуры вращающегося объекта, то резонансная частота контура, а следовательно, и частота генератора определяются . измеряемой температурой объекта. При этом для обеспечения бесконтактного измерения температуры необходимо наличие зазора между катушками индуктивности 3 и 4. Например, при использовании устройства в препаративной ультрацентрифуге этот зазор составляет 2-3 мм. С другой стороны, наличие зазора приводит к существенному снижению коэффициента связи меж ду индуктивностями 3 и 4 . Благодаря этому повышается стабильность частоты генерации. Действительно, при большом коэффициенте связи добротность контура 1 снижается из-за внесения в этот контур эквивалентного сопротивления усилительной части . Снижение добротности контура увеличивает влияние дрейфа параметров элементов усилительной части схемы (например, резисторов моста и усилителя) на резонансную частоту контура, а следовательно, и.на частоту генератора, синхронизируемого этим контуром. Практически величина коэффициента связи между .катущкаш составляет от 0,05 до 0,1;, Благ ОДаря низкому значению коэффициента связи частота генерации определяется только параметрами элементов контура 1, расположенными на роторе, Влияние остальных элементов схемы, а также относительного смещения катушек 3 и 4 пренебрежимо мало. Это и обеспечивает повышение точности измерений. Введение Бустройство постоянного и переменного резисторов-, первый из которых включен последовательно с неподвижкой катушкой, а второй - последовательно с резистором другого плеча мостовой схемы,, к диагонали которой.подключен выход усилителя, позволило упростить схему генератора, так как в этом случае не.требуются дополнительные генератор, трансформатор и усилитель. Фо;рьс ла изобретения Устройство для бесконтактного мерения температуры вращающихся объектов, преимущественно ротор е центрифуг, содещащее мостовую схваау,. . в одно из плеч которой включена неподвижная катушка, связанная с подвижной катушкой, зашунтированной термозависимым элементом,, усилитель, включенный в одну из диагоналей/этой сх©№1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном упрощении устройства, в нем между неподвижной катушкой и входом усилителя включен постоянный резистор, а в смежное относительно этого входа плечо мостовой, схемы включен переменный резистор, причем в качестве термозависимого элемента использован конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США 3391576, кл, 73-351, 1968. 2. СамбурсКИЙ А,И., Новик В.К. Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов. М ,, Машиностроение, 1976, с. 22, рис, 13,