Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к измерительной технике и позволяет с высокой точностью измерять температуру агрессивных сред и высокоскоростных газовых и жидкостных потоков в условиях нестационарных температур. Терморезисторы 4 и 5, один из которых нанесен на поверхность термочувствительного пьезорезонатора 2, другой - на поверхность защитной капсулы 3 через термоизолирующую прокладку 6, включенные в смежные плечи электрического моста 12, позволяют обрабатывать температуры за счет подключения нестационарных выходов электрического моста 12 к частотно-управляющему элементу 8 автогенератора 7. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК . (19) О1) 151)5 С 01 К 7/32
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОсудАРстВенный кОмитет
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
К А BT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
;(21) 4674596/24-10
;(22) 06.04 .89 (46) 30. 11.90. Бюл. К- 44 (72) В.С.Москалев и А.А.Леонов (53) 536. 53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 572608, кл. G 01 К 7/32, 1976.
Авторское свидетельство СССР
У 1229603, кл. G 01 К 7/32, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ TEMIIEРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет с высокой точностью измерять температуру агрессивных сред и высокоскоростных газовых и жидкостных потоков, в условиях Hpñòàöèîíàðíûõ температур. Терморезисторы 4 и 5, один из которых нанесен на поверхность термочувствительного пьезорезонатора 2, другой— на поверхность защитной капсулы 3 через термоизолирующую прокладку 6, включенные в смежные плечи электрического моста 12, позволяют обрабатывать температуры sa счет подключения нестационарных выходов электрического моста 12 к частотно-управляющему элементу 8 а втог енератора 7.
1 ил.
1610310
В этом случае частота пьезорезонатора 2 и, следовательно, автогенератора 7 определяется термочастотной характеристикой (ТЧХ) пьезорезонат ар а. В р е зул ьтат е част ота Р сиг нала на выходе устройства 9 формирования разностной частоты является функцией контролируемой температуры Т, 50
К вЂ” Ки (Т) (1)
55 значение частоты опорноде о го генератора;
f (Т) - текущее значение частоты и измерительного автогенеИзобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения температуры, преимущественно высокоскоростных газовых и жидкостных потоков, находящихся под высоким давлением.
Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях агрессивных сред и высокоскоростных потоков.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, Устройство содержит чувствительный элемент 1, состоящий из термочувствительного пьезорезонатора 2, установленного в капсуле 3, терморезистор 4, нанесенный на поверхность . пьезорезонатора вне зоны активных колебаний, т ер мор езистор 5, установленный на внешней поверхности капсулы через термоизолирующую прокладку б, измерительный автогенератор 7 с частотно-управляющим элементом, в качестве которого может быть использован, например, варикап 8, блок 9 формирования разностной частоты, опорный автогенератор 10, регистратор 11, электрический мост 12 и диффер енциальный усилитель 13.
Устройство работает следующим образом.
В установившемся тепловом режиме среды, температура которой контролируется помещенным в нее чувствительным элементом 1, температура пьезорезонатора 2 ранна ее температуре, а 35 сопротивления терморезисторов 4 и 5 имеют такие значения, при которых в диагонали АБ электрического моста
12 и соответственно на выходах усилителя 13 устанавливается напряжение, 40 формирующее на его выходе управляющее напряжение, соответствующее точке рабочей характеристики варикапа 8, принятой за нулевую.
1 45 ратора, определяемое ТЧХ термочувствительиого пьезор езонатора.
Для обеспечения положительного прироста частоты на выходе формирователя разностной частоты, значение частоты опорного генератора должно быть меньше частоты измерительного автогенератора во всем диапазоне измеряемых температур.
При использовании в качестве резонатора пьезакварца среза, обладающего практически линейной ТЧХ и при медленных изменениях температуры Т, когда ее изменение превышает 3 о, л зависимость (1) можно представить уравнением
F=f (К +К (Т-Т )) (2) где T0 = 0 С;
f — частота сигнала измериио тельного автогенератора при Т = To;
1(— крутизна характеристики
r термочувствительного пьезор езонатора.
При ступенчатом изменении температуры контролируемой среды, изменение частоты измерительного автогенератора должно проходить по экс- поненциальной зависимости (в соответствии с изменением частоты чувствительного элемента):
4 (3) где f „- установившееся значение ча ст оты и з мерит ел ьног о автогенератора; л ь - постоянная времени чувствит ел ьног о элемента.
При этом температура терморезистора 5, расположенного на внешней поверхности капсулы, будет отличаться от температуры терморезистора 4, нанесенного на пластину пьезорезонатора. Перепад температур терморезисторов и соответственно разница их сопротивлений вызывает разбаланс электрического моста 12, в результа-.е чего на входах усилителя 13 появляется перепад напряжений, при котором на его выходе формируется напряжение, пропорциональное величине перепада температур.
Управляющее напряжение, воздействуя на варикап 8, изменяет его емкость, в результате. чего изменяется . частота измерительного автогенерато0 6
Формула. изобретения
Составитель Е.Зыков
Техред М.Дидык
Корректор С,Шевкун
Редактор А.Ревин
Заказ 3731 Тираж 508 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101
5 161031 ра 7 и частота на выходе устройства
9 формирования раэностной частоты, которая будет определяться выражением
fo ио + Кт(T T ) (4)
К," (Т, - Т,)1, где Т - Т - перепад температур меж1 ду терморезисторами
„4
4, 5;
К т — крутизна характеристики цепи температурной коррекции частоты измерительног о. автог енератора, 15
Первая составляющая Кт(Т вЂ” Т ) определяет изменение информационной частоты F обусловленное прогревом термочувствительного пьезорезонатора 2, вторая составляющая К (Т2 - Т, ) 2О
9, учитывает наличие градиента температур между терморезисторами контролируемой температуры и времени, про- шедшего после его изменения.
Постоянная времени цепи температурной коррекции частоты измерительного автогенератора целиком и полностью определяется .постоянной времени термореэисторов 4 и 5. Подбирая соответствующим образом коэффициент К, можно с высокой точностью получить информацию о контролируемой нестационарной температуре, При этом инерционность всего устройства для измерения температуры будет сравнима с инерционностью термореэисторов4и 5.
Устройство для измерения температуры, с одержащее термочувствительный пьезорезонатор, включенный в частотно-задающую цепь измерительного автогенератора, выход которого подключен к первому входу блока формирования разностной частоты, второй вход которого соединен с выходом опорного автогенератора, а выход подключен к регистратору, а также включенный в частотно-задающую цепь измерительного генератора частотноуправлякиций элемент, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях агрессивных сред и высокоскоростных потоков, термочувствительный пьезореэонатор снабжен защитной капсулой, а в устройство введен электрический мост с двумя пленочными терморезисторами, один из которых размещен на поверхности термочувствительного пьезорезонатора вне зоны активных колебаний, другой — на наружной поверхности защитной капсулы пьеэорезонатора через введенную термоиэолирующую прокладку, причем пленочные f åðìîðåýèñòoðû дифференциально подключены в смежнь.е плечи электрического моста, измерительная диагональ которого подключена к входам дифференциального усилителя.
