Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/02 

относится к измерению температуры и может най.ти применение в различных областях техники и медицины.

Известен- электротермометр, содержащий .термочувствительный электрический датчик температуры, измерительную схему, индикаторный прибор, источник/тепловой энергии и схему регулирования, обеспечивающую поддержание заданной температуры, близкой к ожидаемой до момента измерения. Приближение к моменту измерения температуры датчика к температуре измеряемой среды уменьшает охлаждение прилегающей к термометру области среды или объекта, а следовательно, и тепловую инерцию устройства, что уменьшает время и повышает точность измерения .

Недостатком этого устройства является то, что уменьшение тепловой инерции будет в значительной степени ограничено, поскольку перераспределение температуры между термометром и средой будет происходить тем медленнее, чем меньшую разность температур они имеют. Кроме того, существенную погрешность в данном устройстве вносят нелинейность и нестабильность, параметров термистора и усилителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры в виде двух, дифференциально выполненных термопар, одна из которых является рабо- 10чей, подсоединенных к входу усилителя разбаланса, вход которого соединен с входом исполнительного элемента, и индикатор 2.

Однако известное устройство также

15 рбладает низким быстродействием и сложно в конструктивном исполнении.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение конструкции устройства.

20

Поставленная цель достигается тем, что устройство включает две встречно включаемые термопары, одна из которых помещается в среде или объеме, где измеряется температура, а другая - в нагреваемой среде прибора, преимущественно являющимся и индикатором, основанном на тепловом расширении среды, и блок Усиления, ко входу которого подключаются тер30мопары, а выход подсоединен к источнику, преобразующему электрическую энергию в тепловую, индукционная ка тушка или магнитная система индукти рующая в нагреваемой среде вихревые токи, контакты или омическое сопротивление, соприкасающиеся с нагреваемой средой. В первых двух случаях нагреваем среда должн а быть электропроводной fв качестве ее может быть применена например ртуть. Подключенные к нагревателю источника электрической энергии, величина которой зависит от разности температур двух объемов и становится равной нулю при выравнивании температур, и нагрев жидкой ( опорной среды индикатора позволит в отличие от изв естного устройства подводить тепло и во время измерения вплоть до момента выравнивания температур. При этом изменение абсолютного значения усиления усилителя, стабильность источника питания и большинства других параметров в значительном диапазоне не нарушает работоспособность устройства. Не оказывает влияния на точность измерения и нелинейность характеристики термопар. Использование для индикации тепло вого расширения жидкости индикатора также устраняет влияние нелинейности и нестабильности характеристик термопар. В то же время, поскольку в ра бочий объем помещается слой термопары, имеющий малую массу, а нагревается объем (преимущественно не посредственно жидкая среда; индикатора, инерция устройства значительно уменьшается. I На чертеже показано устройство дл измерения температуры. Устройство состоит из рабочей тер мопары 1, которая непосредственно или в защитном кожухе помещается в среду ( или объем ), температура которой измеряется. Рабочая термопара соединена дифференциально со второй термопарой 2 размещенной в жидкой электропроводящей среде 3, заполняквдей корпус 4 ИН дикатора, имегадего капиллярную трубк 5 с делениями для отсчета температуры. Жидкая среда индикатора или ее часть размещается в поле индукционной катушки 6, подключенной к выходу усилителя 7, вход которого соединен с разноименными выводами дифференциально включенных термопар, источник питания, подключенный к усилителю. В качестве усилителя может быть применен магнитный усилитель. В некоторых случаях нагрев жидкости 3 может осуществляться не переменным полем индукционной катушки б нагревателя, а переменным полем электромагнита ин дукционного действия, в этом случае катушка размещается на ферромагнитном сердечнике 9. Применение электромагнита индукционной схемы вместо индукционной катушки может быть целесообразным при питании индукцион-ной системы невысокой частотой, например, от сети. Нагрев среды 3 может (Осуществляться не только индукционным способом, но и путем пропускания тока через электропроводящую жидкость или через электропроводную спираль, размещенную, например, в объеме жидкости . Устройство работает следующим образом. При размещении термопары 1 в объеме, где измеряется температура, и включении схе.мы термопара 1 начинает нагреваться. Поскольку при этом терwonapfcj 1 и 2 находятся в средах с разной температурой, появляется разностная ЭДС, которая подается на вход усилителя, и на катушке 6, подключенной к выходу усилителя,;начинает протекать переменный ток. Появляющееся при этом переменное магнитное поле наводит в жидкой среде 3 вихревые токи и её температура повышается. При уменьшении разности температур сигнал, подаваемый на вход усилителя, уменьшается, уменьшается и ток через катушку б, а следовательно, и нагрев жидкой среда. Таким образом, температура среды 3 увеличивается по мере увеличения температуры измеряемой среды. При выравнивании температур величина сигнала становится равной нулю и нагрев среды 3 прекращается, а по индикатору производят точный отсчет измеряемой температуры. Таким образом, непосредственный нагрев жидкости током, величина которого определяется величиной сигнала, определяемого разностью температур рабочей и жидкой (.опорной), и применение в качестве датчиков элементов с малой теплоемкостью, соединенных по дифференциальной схеме, дагацей нулевой сигнал при выравниваНИИ температур, обеспечивает увеличение быстродействия устройства, делает его некретичным к изменению параметра усилительного и выходного каскадов. Использование предлагаемого устройства за счет повышения быстродействия и упрощения конструкции обеспечивает экономический эффект в процессе измерения температуры во всех отраслях народного хозяйства. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры

в виде двух дифференциально включенных термопар, одна из которых является рабочей, подсоеда1ненных к входу усилителя разбаланса, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в нем исполнительный элемент выполнен в виде индуктивного нагревателя, в котором размещен регистратор, выполненный в

еЯДё ёмкости с капилляром, заполненной электропроводной жидкостью, в которой размещен рабочий спай второй термопары.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 498512, кл. G 01 К 7/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 286286, кл. G 01 К 5/22, 1979.

(прототип ).

ч