Датчик температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/00 

(54; ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения стационарной температуры жидких и газообразных сред.

Известен датчик температуры, содержащий корпус, измерительный преобразователь в виде, например, катушки индуктивности l.

Такие датчики конструктивно просты, но имеют большую инерционность за счет протяженности провода катушки и его значительной массы и низкую точность из-за большой собственной температурной погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик температуры, содержащий корпус, размещенные к нем термочувствительный элемент и электрические преобразователи. Электрические преобразователи - измерительный и компенса ционный - выполнены в виде катушек индуктивности, включенных дифференциально, а термочувствительный элемент размещен в магнитном поле измерительной катушки.н

Наличие термочувствительного элемента позволяет повысить быстродействие датчика, так как элемент можно изготовить малой массы ибольшой площади, что обеспечивает мгновенный теплообмен с контролируемой средой независимо от характеристик катушек, а дифференциальное включение катушек позволяет повысить точность 2,

Однако точность,указанного датчика тем не менее недостаточна, поскольку электрические параметры, например индуктивность компенсационной tHe нагруженной термочувствительным элементом ) и измерительной (нагруженной терг/ючувствительным элементом катушек в процессе измерения те шературы среды меняются по разному.

Целью изобретения является повышение точности, измерений за счет исключения погрешностей, вызванных разогревом преобразователей и изменением электрофизических свойств термочувствительных элементов.

Указанная цель достигается тем, что в датчик введены размещенные в 25 корпусе втулка и второй термочувствительный элемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде электропроводных мембран, жестко закрепленных на торцах втулки, а преобразователи установлены

со стороны торцов втулки и отделены от мембран диэлектрическими прокладками равной толщины, причем мембраны выполнены из материалов с идентичными упругими свойствами и с различными значениями температурных коэффициентов линейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного расширения которого равна среднему арифметическому значению температурных коэффициентов линейного расширения материалов мембран.

1 На чертеже схематически изрбреже датчик температуры.

Датчик содержит корпус 1, размещенную в нем втулку 2, жестко прикрепленные к ее торцам электропроводные мембраны 3 и 4, с наружной стороны которых через диэлектрические, например керамические, прокладки 5 и 6 равной толщиной установлены электрические преобразователи 7 Н 8, например включенные дифференциально катушки индуктивности ( подводящие проводники на чертеже не показаны).

Прилегающие к мембранам прокладки, разность значений температурных коэффициентов линейного расширения d- материалов мембран и втулки, а также запас прочности материала втулки обеспечивают термовыпучивание (.перемещение) центров мембран от своего нейтрального положения, соответствующего нормальной температуре, равной 20°С, только по оси вовнутрь втулки, т.е. в сторону, противоположную от преобразователей При этом расстояние между мембранами превосходит значения возможных перемещений мембран, обусловленных температурной деформацией. В зависимости от отклонения измеряемой температуры от нормальной каждая мембрана совместно с преобразователем может быть как измерительной, так и компенсационной. Так мембрана у которой коэффициент d материала больше значения коэффициент об материала втулки О положительная разность ot ) при температуре выше нормальной, прогибается вовнутрь втулки, а при температуре ниже йормальной находится в нейтральном положении, но также в напряженном состоянии за счет больших температурных деформаций материала мембран по сравнению с материалом втулки. Мембрана, у которой зйачение коэффициента °i меньше значения коэффициента ci- материала втулки (отрицательная разность о ) , при температуре выше нормальной находится в нейтральном положении, а при температуре ниже нормальной - прогибается вовнутрь втулки. В этих случаях прогибающуюся мембрану и размещенный от нее через прокладку преобразователь называют измерительными, а находящуюся в нейтральном положении мембрану и размещенный от нее через прокладку преобразователь - компенсационными. Преобразователи могут быть емкостными, индуктивными и др. Жесткое крепление мембран к втулке возможно достичь сваркой,

0 пайкой и т.д.

Датчик работает следующим образом, Е::ледствие отклонения температуры контролируемой среды от нормальс НОЙ С20°С одна из мембран прогибается, в результате прогиба той или иной мембраны между мембраной и электрическим преобразователем образуется зазор. Изменение зазора между преобразователем и мембраной приводит к изменению электрических параметров преобразователя, а следовательно и сигнала на выходе датчика. По степени изменения сигнала с датчика судят об изменении темпе|ратуры измеряемой среды.

Использование двух термочувствительных элементов и дифференциальное включение преобразователей позволяют исключить погрешности, вызванные разогревом преобразователей ,и изменением электрофизических свойств мембран, что значительно повышает точность измерений датчиком.

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий корпус, размещенные в нем термочувствительный элемент и электрические преобразователи, отличающийся тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ измерений за счет исключения погрешностей,- вызванных разогревом преобразователей и изменением электрофизических свойств термочувствительных элементов, в нег го введены размещенные в корпусе втулка и второй термочувствительный элемент, при этом термочувствительные элементы выполнены в виде элект-ропроводных мембран, жестко закрепленных на торцах втулки, а преобраэователи установлены со стороны торцов втулки и отделены от мембран диэлектрическими прокладками равной толщины, причем мембраны выполнены из материалов с идентичными упругими свойствами и с различными значениями температурных коэффициентов линейного расширения, а втулка выполнена из материала, величина температурного коэффициента линейного расширения которого равна среднему арифметическому значению температурньах коэффициентов линейного расширения ;материалов мембран.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 393621,кл. G 01 К 7/00,1971 (прототип) .