Способ бесконтактного измерения температуры нагрева поверхности токопроводящих тел

 

Изобретение относится к термометрии . Цель изобретение - повьшение чувствительности способа. Вихретоковый датчик (ВД) 17 формирует напряжение , зависящее от параметров объекта измерения. Опорное напряжение с выхода блока 10 формирования компенсирующего напряжения поступает на один вход фазометра 12, на другой вход которого поступает напряжение с выхода вычитающего устройства 11. Это напряжение равно разности напряжений с выхода блока 10 формирования компенсирующего напряжения и выхода ВД 17. Фазометр 12 измеряет угол сдвига фаз между опорнь М напряжением, совпадающим по фазе с током в цепи питания датчика, и напряжением, равным разности напряжения с выхода ВД 17 и компенсирующего напряжения. В конце измерения срабатывает схема 15 совпадения , которая сравнивает код, соответствующий начальному углу сдвига фаз, с кодом, соответствующим текущему углу. По сигналу этой схемы обнуляется триггер 4, запрещая подсчет импульсов счетчиком 7, и срабатывает запоминающее устройство 16, в котором хранятся значения температур, со ответствующие данному значению конечных частот. На выходе запоминающего устройства появится код измеренной температуры. 2 ил. с (С (Л

СО1О3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19 (11) 1 А1

<5114 С 01 К 7/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3978892/24-10 (22) 22.11.85 (46) 29.02.88. Бюл. Р 8 (71) Пермский политехнический институт (72) Н.М.Лицын и В.А.Панов (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1196700, кл. С 01 К 7/36, 1984.

Авторское свидетельство СССР

И- 1185122, кл. G Ql К 7/36, 11.10.83. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ПОВЕРХНОСТИ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к термометрии. Цель изобретения — повышение чувствительности способа. Вихретоковый датчик (ВД) 17 формирует напряжение, зависящее от параметров объекта измерения. Опорное напряжение с выхода блока 10 формирования компенсирующего напряжения поступает на один вход фазометра 12, на другой вход которого поступает напряжение с выхода вычитающего устройства 11. Это напряжение равно разности напряжений с выхода блока 10 формирования компенсирующего напряжения и выхода ВД 17.

Фазометр 12 измеряет угол сдвига фаз между опорным напряжением, совпадающим по фазе с током н цепи питания датчика, и напряжением, равным разности напряжения с выхода ВД 17 и компенсирующего напряжения. В конце измерения срабатывает схема 15 совпадения, которая сравнивает код, соответствующий начальному углу сдвига фаз, с кодом, соответствующим текущему углу. По сигналу этой схемы обнуляется триггер 4, запрещая подсчет импульсов счетчиком 7, и срабатывает запоминающее устройство 16, в котором хранятся значения температур, соответствующие данному значению конечных частот. На выходе запоминающего устройства появится код измеренной температуры. 2 ил.

1377615

Изобретение относится к термометрии и предназначено для бесконтактного измерения температуры нагрева поверхности токопроводящих тел.

Цель изобретения — повышение чувствительности способа.

На фиг.l показана общая схема устройства для реализации способа; на фиг.2 — схема блока формирования ком- !р пенсирующего напряжения и вихретокового датчика.

Устройство для реализации способа бесконтактного измерения температуры нагрева поверхности токопроводящих 15 тел содержит кнопку "Установка" 1, кнопку "Измерение" 2, триггеры 3 и 4, схему ИЛИ 5, генератор 6 прямоугольных импульсов, двоичный счетчик

7, цифроаналоговый преобразователь 20 (UAII) 8, управляемый генератор 9 синусоидального напряжения, блок !О формирования компенсирующего напряжения, вычитающее устройство 11, фазометр 12, регистр 13, схемы 14 и 15 совпадения, программируемое постоян- ное запоминающее устройство (ППЗУ)

16 и вихретоковый датчик (ВТД) 17.

Вихретоковый датчик 17 (фиг.2) состоит из возбуждающей обмотки 18 30 и измерительной обмотки 19. Блок 10 формирования компенсирующего напряжения состоит из возбуждающей обмотки 20, измерительной обмотки 21, резисторов 22 и 23 и резисторного оптрона 24.

Изобретение реализуют следующим образом.

В режиме установки нажимают кнопку "Установка" 1. При этом триггер 3 40 устанавливается в "1" и через схему

ИЛИ 5 разрешает подсчет импульсов, поступающих с прямого выхода генератора 6 прямоугольных импульсов, двоичным счетчиком 7. Двоичный код с выхода счетчика 7 поступает на вход

ЦАП .8 и на вход схемы !4 совпадения.

Последняя настроена на код, соответствующий начальной частоте У, ЦАП 8 преобразует двоичный код, поступающий на его вход, в аналоговый сигнал, управляющий частотой управляемого генератора 9. Блок 10 формирования компенсирующего напряжения формирует напряжение, относительная амплитуда (амплитуда, отнесенная к амплитуде напряжения холостого хода ВТД) которого обратно пропорциональна частоте управляемого генератора 9. Вихретоковый датчик 17 формирует напряжение, зависящее от параметров объекта измерения, причем амплитуда напряжения холостого хода на выходе ВТД зависит от частоты управляемого генератора 9. Блок 10 также формирует опорное напряжение, совпадающее по фазе с током в цепи питания датчика. Опорное напряжение с выхода блока 10 поступает на один из входов фаэометра

12, на второй вход которого поступает напряжение с выхода вычитающего устройства ll. Это напряжение равно разности напряжений с выхода блока

10 формирования компенсирующего напряжения и выхода вихретокового датчика 17. Схема рассчитывается таким образом, чтобы при начальной частоте

Я управляемого генератора 9 компенсирующее напряжение было равно напряжению холостого хода вихретокового датчика 17 (т.е. напряжению на датчике при отсутствии детали). Фазо-. метр 12 измеряет угол сдвига фаз между опорным напряжением, совпадающим по фазе с током в цепи питания датчика, и напряжением, равным разности напряжения с выхода вихретокового датчика 17 и компенсирующего напряжения. Фазометр 12 запускается в работу импульсом с инверсного выхода генератора 6 ° Разнесение во времени момента начала изменения частоты управляемого генератора 9 и момента начала измерения угла сдвига фаз делают для того, чтобы переходные процессы по схеме заканчивались до момента начала измерения угла сдвига фаз. В . случае, если частота управляемого генератора 9 не равна начальной частоте Ю., после измерения угла сдвига фаэ на вход двоичного счетчика 7 поступает очередной импульс с генератора 6. Если текущая частота равна частоте а, то срабатывает схема !4 совпадения, по сигналу которой в регистр

13 после окончания измерения фазометром 12 угла сдвига фаз (окончание измерения индицируется сигналом "Конец измерений" с выхода фазометра) записывается код, пропорциональный иглу сдвига фаз между опорным и разностным напряжениями при начальной температуре и начальной частоте питающего напряжения. При срабатывании схемы 14 совпадения обнуляется триггер 3, тем самым запрещая поступление импульсов в счетчик 7, 1377615

В режиме Измерение" осуществляется измерение температуры нагрева поверхности токопроводящего тела. До нажатия кнопки "Измерение" 2 схема имеет следующее исходное состояние.

Управляемый генератор 9 имеет начальную частоту и,, в регистр 13 записывают код, пропорциональный углу сдвига фаз между током и разностным напряжением. При нажатии кнопки "Измерение" триггер 4 устанавливается в разрешая подсчет импульсов с генератора 6 двоичным счетчиком 7. Происходит увеличение частоты управляемого генератора 9.

В конце измерения срабатывает схема 15 совпадения, которая сравнивает код, соответствующий начальному углу сдвига фаз, с кодом, соответствующим текущему углу. По сигналу этой схемы обнуляется триггер 4, запрещая подсчет импульсов счетчиком 7, и срабатывает ППЗУ 16, в котором хранятся значения температур, соответствующие данному значению конечных частот.

При этом на выходе ППЗУ 16 появляется код измеренной температуры.

Вихретоковый датчик 17 может быть выполнен по схеме воздушного трансформатора, где обмотка 18 является первичной обмоткой, а обмотка 19 —, - вторичной. Напряжение на обмотке 19 по модулю пропорционально частоте питающего напряжения. Блок 10 формирования компенсирующего напряжения может быть выполнен, например, в виде проходной катушки с двумя обмотками— возбуждающей (первичной) 20 и измерительной (вторичной) 2!. Измерительная обмотка подключена к делителю напряжения, состоящему из постоянного резистора 22 и резисторной оптопары 24.

При увеличении частоты питающего напряжения увеличивается напряжение «а измерительной обмотке 21, однако при этом увеличивается и входной ток оптопары 24, уменьшая тем самым сопротивление резистора оптопары. Таким образом, с ростом частоты питающего напряжения модуль выходного напряжения свою величину не изменяет. А так .как с ростом частоты питающего напряжения напряжение холостого хода на измерительной обмотке ВТД 17 возрастает, то относительная амплитуда компенсирующего напряжения уменьшается.

Опорное напряжение, пропорциональное току первичной обмотки, снимается с резистора 23. формула изобрете«ия

Способ бесконтактного измерения температуры нагрева поверхности токопроводящих тел, заключающийся в том, что измеряют угол сдвига фаз между током питания вихретокового преобразователя и напряжением при начальной температуре и начальной частоте питающего напряжения, запоминают этот угол, после нагрева тела изменяют частоту питающего напряжения до равенства угла сдвига фаз между током и напряжением на новой частоте углу сдвига фаз при начальной температуре и начальной частоте и по значению конечной частоты судят о температуре . поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, при измерении угла сдвига фаз в качестве напряжения используют разность между выходным напряжением вихретоковогo преобразователя и сформированным компенсирующим напряжением, относительная амплитуда которого обратно пропорциональна частоте питающего напряжения.

1377615

Составитель Н.Макаров

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Редактор М.Петрова

Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 858/34

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4