Устройство для измерения температуры

 

Изобретение предназначено для бесконтактного измерения температуры поверхности металлических тел. Цель изобретения - повышение точности измерений . Устройство содержит генератор 1, потенциометр 2, усилитель 3, измеритель 4 фазы, сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектирующую катушку 8, балластную катушку 9 и задатчик 10 фазы. Введение пикового детектора 11, зада-тчика 2 амплитуды, дифференциальных усилителей 13 и 5, функционального преобразователя 14, задатчика 16 и блока 17 деления и образование новых связей-между элементами устр-ва позволяет исключить влияние величины зазора между детектирующей катушкой 8 и поверхностью тела на результат измерения. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) SU an (50 4 G 01 К 7 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4008778/24-10 (22) 14,01,86 (46) 29.02.88. Бюл. И - 8 (71) Пермский политехнический институт

1 (72) Н.M.Ëèöûí, А,В.Мамаев и В.А.Панов (53) 336.53(088.8) (56) Патент Великобритании Ф 1533812, кл. С 01 К 7/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 1196700, кл. Г 01 К 7/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение предназначено для бесконтактного измерения температуры поверхности металлических тел. Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1, потенциометр 2, усилитель 3, измеритель 4 фазы, сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектирующую катушку 8, балластную катушку 9 и задатчик

10 фазы. Введение пикового детектора

11, задатчика 12 амплитуды, дифференциальных усилителей 13 и 15, функционального преобразователя 14, задатчика 16 и блока 17 деления и образование новых связей-между элементами устр-ва позволяет исключить влияние величины зазора между детектирующей катушкой 8 и поверхностью тела на реЮ зультат измерения. 1 ил.

1377617

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для бесконтактного измерения темпера.туры поверхности металлических тел.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения влияния величины зазора между детектирующей катушкой и поверхностью тела на результат измерений. 10

IIB чертеже приведена схема устройства з

Устройство содержит управляемый генератор 1, потенциометр 2, первый дифференциальный усилитель 3, изме- 15 ритель 4 фазы, параллельный сумматор 5, интегратор 6, ключ 7, детектируюцую катупку 8, балластную катушку 9., задатчп< 10 фазы, пиковый детектор 11, задатчик 12 амплитуды, 20 второй дифференциальный усилитель.13, функциональный преобразова.тель 14„ третий дифференциальный усилитель 15, эадатчик 16 и блок 17 деления.

Первый вывод детектирующей катушки 8 заэемлен, второй подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя 3 и к первому выводу балластной катушки 9, второй вывод которой соединен с выходом пер- 30 вого дифференциального усилителя 3 и первым крайним выводом потенциометра 2, Средний вывод потенциометра 2 соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 3, а второй крайний вывод — с выводом управляемого генератора l и первым входом измерителя 4 фазы, второй вход которого подключен к выходу первого диф-,10 ференциального усилителя 3. Выход из" мерителя 4 фазы соединен.с первым: входом параллельного сумматора 5, второй вход которого подключен к выходу задатчика 10 фазы, а выход 45 соединен с входом интегратора 6. Выход интегратора 6 через ключ 7 соединен с входом управляемого генератора. Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединен с выходом пикового детектора 11,вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя 3. Неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя 13 соединен с выходом задатчика 12 амплитуды, а выход — с входом функционального преобразователя 14, выход которого подключен к неинвертирующему входу третьего дифференциального усилителя

15, а инвертирующий вход — к выходу задатчика 16, Выход третьего дифференциального усилителя 15 соединен с первым входом блока 17 деления, второй вход которого подключен к выходу интегратора 6 °

Устройство работает следующим образом.

Первый дифференциальный усилитель

3 в совокупности с потенциометром 2 и катушками 8 и 9 представляет собой вихретоковый преобразователь (ВТП) °

Комплексный коэффициент усиления К

ВТП зависит от удельной проводимости б, материала детали (температуры), зазора h между деталью 18 и детектирующей катушкой 8 и частоты я, сигнала управляемого генератора 1: rg K = arg fh, (а, G, )g; (1)

mod К = mod Ph, (и, G,)j или агя К = агя (Ь, (ы,5, — (3)); (2)

mod k = mod (Ь, (ЫG — h p)$ где g 9

63Д, — Я, G — поп равк а; б — удельная проводимость материала холодной детали;

И, — начальная частота генератора 1.

В режиме настройки ключ 7 находится в положении Н, детектирующая катушка 8 установлена на холодной детали с минимальным зазором, управляемый генератор 1 вырабатывает колебания начальной частоты Ы, Сигнал напряжения с выхода измерителя 4 фазы, пропорциональный углу сдвига фаз между входными сигналами управляемого генератора 1 и первого дифференциального усилителя 3, подается на первый вход параллельного сумматора 5.

Задатчиком 10 фазы задают такой уровень напряжения, чтобы на выходе параллельного сумматора 5 был нуль (фиксируется вольтметром).

Таким образом, задатчик 10 фазы фиксирует начальный угол arg сдвига фаз между сигналом управляемого генератора 1 и выходом первого дифференциального усилителя 3.

В режиме измерения ключ 7 установлен в положении А. Несмотря на изменения проводимости G, (температуры) 1377617

10 (4) Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Заказ 858/34

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и зазора h, выходной сигнал интегратора 6, пропорциональный частоте Я, генератора 1, поддерживает аргумент комплексного коэффициента усиления

К равным arg

arg K = arg, = const (3)

Условие (3) с учетом первого выражения (2) задает однозначную функциональную зависимость

hP = Д(З (h) или

mod К = mod (h, (со„6 — h/3(h)))=

= mod(h). (5)

Таким образом, согласно (5) модуль 15

U выходного напряжения ВТП при неизменной амплитуде сигнала генератора

1 зависит только от зазора h:

Us = U> (h) (6)

В режиме настройки задатчик 12 ам-20 плитуды настраивается на уровень напряжения, аоответствующий максимальной амплитуде напряжения вихретокового преобразователя (ВТП), т.е. при минимальном зазоре.

Меняя уровень напряжения задатчика

i2 амплитуды, добиваются нуля на выходе второго дифференциального усилителя 13 (фиксируется вольтметром). 3 мсикс °

Напряжение U„ на выходе дифференциального усилителя 13 в режиме измерения имеет вид

U лз =U (h) Нля = U лъ (4) ° (8)

Функциональный преобразователь 14 регулирует зависимость, соответствующую суперпозиции обратной функции

h (U, ) и функции д p (h), таким образом

U =д (h (U< ) (=hP . (9) 40

Напряжение эадатчика 16 соответствует значению и,G,, следовательно, Плэ о бо д f3 = И, 6, . (10)

На выходе блока 17 деления фон ируется сигнал, пропорциональный удель-45 ной проводимости материала детали б; т.е. соответствующий ее температуре: и,6<

U = ----- =б лг С1, <

50 формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее детектирующую катушку, первый дифференциальный усилитель, потенциометр, балластную катушку, управляемыи генератор гармонических ко— лебаний постоянной амплитуды, интегратор, ключ, задатчик фазы, параллельный сумматор, измеритель фазы, причем первый вывод детектирующей катушки заземлен, второй подключен к неинвертирующему входу первого диф— ференциального усилителя и к первому выводу балластной катушки, второй вывод которой соединен с выходом первого дифференциального усилителя и первым выводом потенциометра,движок которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, а второй вывод потенциометра соединен с выходом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды и входом измерителя фазы, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, выход измерителя фазы соединен с первым входом параллельного сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика фазы, а выход соединен с входом интегратора, выход которого через ключ соединен с входом управляемого генератора гармонических колебаний постоянной амплитуды, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения влияния расстояния между детектирующей катушкой и поверхностью тела, в него введены функциональный преобразователь, блок деления, пиковый детектор, эадатчик амплитуды, задатчик, второй и третий дифференциальные усилители, при этом инвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом пикового детектора, Вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом задатчика амплитуды, а выход соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, а инвертирующий вход соединен с выходом задатчика, выход третьего дифференциального усилителя соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу интегратора.