Устройство для измерения температуры металлических объектов в вакууме

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Введение дополнительного измерительного электрода 5 и образцового элемента 6 позволяет сравнивать токи термоэлектронной эмиссии образцового элемента 6 и движущегося длинномерного металлического объекта (ДО) 7, что позволяет при равенстве токов термоэлектронной эмиссии образцового элемента 6 и ДО 7 определить температуру ДО 7 по температуре образцового элемента 6 с помощью термопары и тем самым повысить точность измерения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 с 01 К 13/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ RIGHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4087783/24-10 (22) 14.07.86 (46) 15.12,89. Бил, № 46 (72) М.Д.Тявловский, С.П.Кундас, В,В.Боженков, Г.В,Сятковский, В.А.Колтович, Р,Л.Семенов и Л,А.Козлов (53) 536.532(088,8) (56) Авторское свидетельство ССГР

723398, кл. G 01 К 13/06, 22.05.73.

Авторское свидетельство СГСР

¹ 164090 кл. В 23 К 28/00, ?5,04.63. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В ВАКУУМЕ (57) Изобретение относится к контроль„„SU„„1529056 А 1

2 но-измерительной технике, Цель изобретения — повышение точности измерения, Введение дополнительного измерительного электрода 5 и образцового элемента 6 позволяет сравнивать токи термоэлектронной эмиссии образцового элемента 6 и движущегося длинномерного металлического объекта (ДО) 7, что позволяет при равенстве токов термоэлектронной эмиссии образцо".îão элемента 6 и ДО 7 определить температуру ДО 7 по температуре образцового элемента 6 с помощьи термопары и тсм самым повысить точность измерения.

2 ил, 1529056

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения темпера-, туры движущихся длинномерных металлических объектов в металлообрабаты5 ваюшей электронной, приборостроительной отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения. 10

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — пример конструкции измерительного электрода.

Устройство включает четырехплечий измерительный мост, содержащий две параллельные ветви, одна из которых образована последовательно включенными резистором 1, измерительным электродом 2 (фиг„2) и контактирующим устройством 3, вторая — последователь-20 но включенными резистором 4, дополнительным измерительным электродом 5 и образцовым элементом 6. Объектом измерения 7 является движущаяся проволока, Образцовый элемент 5 выполнен из 25 такой же проволоки, Измерительные электроды 2 и 5 выполнены в виде полых цилиндров, К общим точкам ветвей моста А и В подключен источник постоянного напряжения 8, обеспечивающий постоянное напряжение, причем к точке А подключен отрицательный полюс исисточника, а к точке  — положительный. В измерительную диагональ моста

СД включен усилитель постоянного

35 тока 9, Выход усилителя соединен со входом управляемого источника тока

10, вход которого соединен с концами образцового элемента 6. С образцовым элементом механически соединен 40 спай термопары 11, подключенной ко входу измерителя термоЭДС 12.

Образцовый элемент 6, объект измерения 7, измерительные электроды 2 и 5 и термопара 11 размещены в вакуум-4 ной камере 13.

Устройство работает следующим образом.

Объект измерения 7 подключается посредством контактного устройства

3 к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения 8. Объект измерения 7 нагревается, возрастает плотность тока термоэлектррнной эмиссии, что вызывает разбаланс моста.

Сигнал раэбаланса моста, усиленныи

1 усилителем 9, подается на вход управляемого источника тока 10, который увеличивает ток, проходящий через образцовый элемент 6. При этом повы-. шается температура образцового элемента Ь и соответственно увеличивается плотность тока термоэлектронной эмиссии до тех пор, пока плотности токов термоэлектронной эмиссии обоих элементов и соответственно их температуры не сравняются.

Равенство токов эмиссии двух различных металлических объектов с одинаковыми физико-механическими свойствами и равенство их температур следует из уравнения Ричардсона-Дешмана:

4/кт= DCT e где j„ — плотность тока насыщения, D — средняя прозрачность потенциального барьера на границе металл-вакуум для электронных волн;

С вЂ” эмиссионная постоянная;

К вЂ” постоянная Больцмана;

А — работа выхода электрона из металла; е — основание натурального логарифма.

Когда мост будет уравновешен, т.е. токи эмиссии объекта измерения 7 и образцового элемента 6 равны между собой, напряжение между точками С и Д равно нулю и управляемый источник тока 9 поддерживает температуру образцового элемента 6, равную температуре объекта измерения 7. Измеритель температуры образцового элемента 12 регистрирует температуру образцового элемента 6, равную температ фе объекта измерения 7. Если температура объекта измерения 7 изменилась, например, уменьшилась, уменьшается и ток эмиссии в цепи, На входе усилителя постоянного тока 9 появляется сигнал рассогласования, который усиливается и поступает на вход управляемого источника тока 9, Электрическая мощность на выходе управляемого источника тока уменьшается и соответственно уменьшается температура образцового элемента 6. Аналогичным образом устройство работает при увеличении температуры объекта измерения, Выполнение неподвижного образцового элемента в виде металлического объекта, эквивалентного по физико-химическим свойствам форме и размерам сечения измеряемому металлическому объекту, и выполнение дополнительного измерительного электрода идентичным

5 15290 по конструкции и материалу измерительному электроду позволяет свести к минимуму разность температур подвижного и неподвижного объектов при равенстве их токов термоэлектронной эмис5 сии.

Вследствие того, что все элементы измерительной схемы расположены в одной вакуумной камере, неподвижный образцовый элемент и подвижный элемент выполнены иэ одного и того же материала, измерительные электроды выполнены идентичными,. на результаты измерения не оказывает влияния 15 степень вакуума, а также материал и геометрические размеры движущегося длинномерного металлического объекта.

Введение дополнительного измери- 20 тельного электрода и образцового неподвижного элемента позволяет сравнивать токи термоэлектронной эмиссии образцового элемента и движущегося длинномерного металлического объекта, 25 что в свою очередь позволяет при равенстве токов термоэлектронной эмиссии образцового элемента и движущегося длинномерного металлического объекта определять температуру движуще- 3Q гося объекта по температуре неподвижного образцового элемента обычным высокоточным способом с помощью термопары и таким образом повысить точность измерения температуры.

Применение предлагаемого устройства также уменьшает трудоемкость процесса измерения, появляется возможность автоматизации процесса измерений и стабилизации температуры нагрева эа счет использования сигнала разбаланса измерительного моста для уп56 6 равления напряжением питания нагревателя.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры металлических объектов в вакууме

7 содержащее размещенные в вакуумной камере измерительный электрод, источник постоянного напряжения и контак-. тирующее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено образцовым элементом, дополнительным измерительным электродом, усилителем постоянного тока, управляемым источником тока, термопарой, измерителем термоЭДГ и двумя резисторами, при этом последовательно соединенные резисторы, образцовый элемент, дополнительный измерительный электрод, контактирующее устройство и измерительный электрод соединены по схеме в одну иэ диагоналей которой включен источник постоянного напряжения, в другую— усилитель постоянного тока, выход которого соединен с входом управляемого источника тока, образцовый элемент подключен к выходу управляемого источника тока, а термопара механически соединена с образцовым элементом и подключена к измерителю термоЭДС, причем образцовый элемент выполнен в виде металлического объекта, эквивалентного по физико-механическим свойствам, форме и размерам сечения измеряемому металлическому объекту, а дополнительный измерительный электрод выполнен идентичным по конструкции и материалам измерительному электроду.

1529056

Составитель Л,Балянина

Редактор Н,Горват Техред N.Õîäàíè÷ Корректор М.Максимишинец

Заказ 7840/36 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101