Электроизмерительный прибор Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

1

ИзоЬретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле электрического тока либо других функционально связанных с ним ((изических величин.

Известно электротепловое устройство для измерения тока и напряжения, выполненное на основе проводника, по которому пропускается электрический ток, и измерителя температуры нагрева проводника Г11.

Основной недостаток данного устройства связан с низкой точностью измерения , обусловленной накоплением погрешностей при многократном преобразовании энергии, а также .сложностью достоверной регистрации температуры. Кроме того, известное устройство характеризуется значительной инерционностью, существенными габаритами и весом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

.электроизмерительный прибор, содержащий подключенный к токовводам чувствительный элемент, в качестве которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечным сечением , выполненный в виде плоского проводника треугольной формы, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность электронагревателя, отсчетную шкалу, воспроизведенную на

10 стекле, расположенном поверх термоиндикаторного покрытия на слюдяных прокладках 2.

К недостаткам известного устройства относятся малая чувствительность,

IS низкая точность и невысокое быстродействие. Малая чувствительность обусловлена тем, что теплообмен между наиболее и наименее нагретыми частями электронагревателя осуществляется

не.тблько по телу самого чувствительного элемента, но и в равной мере через другие детали, имеющие с электронагревателем прямой контакт, вследствие чего имеет место значительное сн жение температурного градиента по дл не чувствительного элемента. Низкая точность вызвана дестабилизирующим влиянием потоков воздуха на темпера туру нагрева теплонагревателя, которое особенно заметно проявляется вследствие ярко выраженной неравномерности величины тока по поперечном сечению из-за малого соотношения дли ны рабочей части электронагревателя к периметру его наибольшего поперечного сечения. Наконец, невысокое быстродействие связано с тем, что по стоянная времени нагрева чувствитель ного элемента определяется тепловой инерцией не только собственно электоонагребателя, но и собранных с ним в единый монолит платы, слюдяных про кладок и стекла. Цель изобретения - повышение чувс вительности JTOMHOCTH и быстродействи подобного измерительного устройства. Поставленная цель достигается тем что электроизмерительный прибор, содержащий подклюменный к токовводам чувствительньй элемент, в качестве которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечным сечением, термоиндикаторное покрытие, ианесенное на поверхность .элeкtpoнaгpeвaтeля, отсчетную шкалу, снабжен герметичным цилиндрическим баллоном из прозрачного мatepиaлa и передвижным трубчатым кожухом с продольным вырезом, охватывающим тело баллона по всей его длине, токовводы установлены по торцам баллона, а отсчетная шкала воспроизведена на внут ренней поверхности кожуха, обращенной к вырезу, электронагреватель выполнен в виде одиночного натянутого по прямой линии проводника, один конец которого п{ 1Креплен к соответствующему ТОКОВ8ОАУ жестко, а другой с помощью угчэугого элемента, причем длина рабочей части р электронагревателя; и периметр Р .его наибольшего поперечного сечения связаны соотношением а На чертеже представлен один из вариантов предлагаемого электроизмерительного прибора, общий вид. Устройство содержит цилиндрический стеклянный баллон 1, внутри кото рого размещен резистивный электронагреватель 2, выполненный в виде отре ка микропровода с непрерывно изменяющимся по длине по определенному закону поперечным сечением. В зависимости от характера решаемой технической задачи внутренняя полость баллона 1 может быть отвакуумирозана или заполнена какой-либо средой. На боковую поверхность электронагревателя 2 нанесено обратимое термоиндикаторное (люминесцентное) покрытие с критической температурой контрастного цветового перехода в пределах температуры нагрева электронагревателя 2 протекающим через него электрическим током. Отсчетная шкала 3 прибора воспроизведена непосредственно на внутренней поверхности трубчатого кожуха , охватывающего баллон 1 и установленного с возможностью перемещения относительно продольной оси последнего. Если, например, сопротивление электронагревателя 2 изменяется по длине обратно пропорционально квадрату тока, то шкала 3 может быть выполнена линейной. Подвес электронагревателя 2, с целью исключения, его провисания вследствие теплового удлинения при протекании через него электрического тока, осуществляется с помощью упругого элемента (натяжкой компенсационной микропружины) 5, второй конец которого подключен к токовводу 6. Перемещением кожуха М относительно баллона представляется возможным регулировать начальную точку шкалы прибора. После регулировки положение кожуха ({мксируется в двух местах с помощью специального клея (замазки), заполняющего предусмотренные для этой цели отверстия 7 в кожухе k, используемые также дпЯ пломбировки устройства. Принцип- действия и механизм функционирования прибора состоит в следующем. Закон распределения температуры по длине резистивиого электронагревателя 2 при протекании через него измеряемого электрического тока представляет в данном случае монотонно убывающую функцию линейной координаты X. Критическое поперечное сечение электронагревателя 2 с линейной координатой Хцр, температура нагрева непосредственно у которого при протекании измеряемого электрического тока равна значению критической температуры термоиндикаторного покрытия, разграничивает рабочий участок электронагревателя 2 на две окрашенные в различные цвета (или оттенки) примыкающие друг к другу зоны. Температура нагрева поверхности электронагревателя 2 в пределах первой зоны заведомо выше, а второй зоны - ниже, чем критическая температура термоиндикаторного покрытия. При прочих равных условиях величина протекающего через электронагреватель 2 тока однозначно

определяет закон распределения температуры нагрева поверхности по его длине, расположение и протяженность обеих цветовых зон и, следовательно, положение разделякмчей их поперечной ли- is НИИ контрастного цветового перехода. Изменение величины протекающего через электронагреватель 2 тока неиз. бежно деформирует кривую распределения температуры по его длине, изменяет длину цветовых зон, вызывает соот ветствующее смещение поперечной линии контрастного цветового перехода. При увеличении протекающего через электронагреватель 2 тока длина первой (более окрашенной) зоны возраста ет, а длина второй (менее окрашенной зоны соответственно уменьшается. При уменьшении тока изменение протяженности двух зон происходит в противоположную сторону. Таким образом, по длине цветовых зон-, расположению поперечной линии контрастного цветового перехода пред ставляется возможным судить о величине измеряемого электрического тока Если через электронагреватель 2 электрический ток не протекает или его величина заведомо меньше минимального значения диапазона измерений, вся поверхность рабочей части электронагревателя 2 окрашена в второй зоны. При протекании же через электронагреватель 2 электрического тока, величина которого заведомо пре вышает наибольшее значение диапазона измерений, вся поверхность рабочей части электронагревателя 2 оказывается окрашенной в цвет первой зоны. Теоретические расчеты и экспериментальные исследования показывают, что именно при соотношении , 10

многократного использования данного прибора.

Формула изобретения

Электроизмерительный прибор, содержащий поДклюменньгй к токов во дам чувствительный элемент, в качестве обеспечивается приемлемая точность и удовлетворительное потребление прибора. Для улучшения видимости при снятии отсчета может быть предусмотрена увеличительная линза, выполненная в комплекте со стеклянной стенкой баллона 1. Использование в предлагаемом устройстве обратимого цветоиндикаторного покрытия обеспечивает возможность которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечньн, сечением, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность электронагревателя, отсчетную 1акалу, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и быстродействия, он снабжен герметичным цилиндрическим баллоном из , прозрачного материала и трубчатым кожухон с продольным выре-. зом, охватывсноцим техю баллона по всей его длине, токовводы установлены по торцан баллона, а отсчетная шкала воспроизведена не внутренней поверхности кожуха, обращенной к вырезу, электронагреватель вьнюлнен в виде одиночного натянутого по прямой линии проводника, один конец которого прикреплен к соответствующему токовводу жестко, а другой - с помощью упругого элемента, причем длина рабочей части р электронагревателя и периметр его наибольшего поперечного сечения связаны соотношением Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Туричин A.M. Электрические измерения. М.-Л., Госэнергоиздат, 196, с. . 2.Авторское свидетельство СССР № 23057, кл. G 01 R 19/00, 1972.