Устройство для бесконтактного измерения температуры вращающихся объектов

 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры вращающихся объектов. Целью изобретения является повышение точности за счет непрерывного контроля температуры. Устройство содержит источник (4} света, фотоприемник (5), функциональные генераторы (7 и 9), счетчик (8) импульсов и источник (10) питания. 5-7-8, 10-9-8, 4-5.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 13/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850612/10 (22) 17.07.90 (46}23,10.92. Бюл. N 39 (72) А.Б. Ломакин, А.Л. Никитюк и В.А. Рыбкин (56) Самбурский А.Н.и др. Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов. — М.: Машиностроение, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 1278627, кл. G 01 К 13/08, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ. Ж 1770782 А1 (57) Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры вращающихся объектов.

Целью изобретения является повышение точности за счет непрерывного контроля температуры. Устройство содержит источник (4) света, фотоприемник (5), функциональные генераторы (7 и 9). счетчик (8) импульсов и источник (10) питания. 5 — 7 — 8, 10 — 9 — 8, 4 — 5.

1770782

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры вращающихся объектов.

Известны устройства для измерения температуры вращающихся объектов (1), содержащие устанавливаемые на вращающемся обьекте различные типы термочувствительных элементов. Информация передается по индуктивным, емкостным, радио, оптическим каналам или с помощью электрических проводников. Информацию принимают специальные устройства, работа которых основана на различных физических принципах, Основными недостатками данных устройств являются сложность конструкции, значительные размеры датчиков и погрешности измерения.

Так существует устройство для измерения температуры вращающихся обьектов (2), в котором используется термочувствительный элемент, оптически связанный со стационарным источником света и фотоприемником, подключенным к счетчику импульсов. Термочувствительный элемент выполнен из набора термоиндикэторных покрытий с различной температурой перехода, нанесенных на поверхность объекта в виде линий, параллельных оси вращения.

Недостатком такого устройства являет.ся низкая точность измерения температуры из-за дискретного снятия отсчетов.

Целью изобретения является повышение точности за счет непрерывного контроля температуры.

На чертеже изображено устройство для бесконтактного измерения температуры вращающихся обьектов, Устройство состоит из теплопередающего элемента переменной толщины 1, вмонтированного в поверхность вращающегося объекта 2, термоиндикаторного покрытия 3, меняющего свой цвет со светлого на темный (или наоборот) при температуре перехода Твер, источника света 4 и фотоприемника 5, связанных с термочувствительным покрытием через оптическую систему 6, Выход фотоприемника 5 соединен с входом функционального генератора

7, выход которого связан со счетным входом . счетчика импульсов 8. Установочный вход счетчика 8 соединен с выходом функционального генератора 9, вход которого связан с источником питания 10.

Изменение цвета покрытия 3 происходит при нагреве поверхности теплопередатчика 1 до температуры Тп р, Вследствие теплоотдачи в окружающую среду распределение температуры по толщине h теплопередатчика будет представляться

40 убывающей функцией Т = T(h), вид которой определяется граничными условиями (температурой вращающегося объекта Трб и плотностью теплового потока в окружающую среду q . Температура на поверхности теплопередатчика распределяется таким образом, что в любой точке поверхности выполняется условие

qn = цпс, где q — плотность теплового потока через теплопередатчик.

Для постоянных внешних условий и режима работы объекта 2 значение q«определяется только температурой участка поверхности Т+

q„, = а(Т*-Т.), где а — коэффициент теплоотдачи;

T„> — температура среды.

Величина q определяется значением дТ производной — в данной точке поверхности и записывается s виде дТ

q> — Л вЂ” (, где Л вЂ” коэффициент теплопроводности.

Изменение температуры вращающегося объекта Тоб приводит к изменению вида функции T(h), а также к изменению значений дТ вЂ” в различных точках поверхности теплопередатчика 1, что ведет к изменению значений Т* (вследствие условия q< =- q>c).

Материал и размеры теплопередающего элемента 1, а также термоиндикаторное покрытие 3 выбираются таким образом, чтобы для измеряемого диапазона температур вращающегося объекта, заданных условий и режима его работы значение T>,ð всегда находилось в диапазоне изменения Т*

Превышение Т значения Тпер ведет к изменению цвета покрытия 3, Часть покрытия 3, изменившая цвет, характеризуется длинной I, которая соответствует толщине hi теплопередающего элемента 1, прогретого до температуры

Тпер, то есть однозначно связана с величиной Тоб. . Для регистрации значения I служат источник света 4, фотоприемник 5 и оптическая система 6. На выходе фотоприемника 5 формируется сигнал длительностью Лt.

Значение Лt определяется соотношением

1770782 где R" радиус окружности вращения; тамб — время одного оборота ротора.

Функциональный генератор 7 предназначен для преобразования сигнала длительностью A t в соответствующее количество импульсов N<

Формула изобретения

Составитель А.Ломакин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор. Л.Филь

Редактор

Заказ 3734 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Nt= At f7, N где Ьт = — частота генератора 7, тб

Счетчик импульсов 8 используется для подсчета импульсов, поступающих на его счетный вход. Показания счетчика сбрасываются при появлении сигнала на его установочном входе.

Функциональный генератор 9 предназначен для выдачи управляющих сигналов на установочный вход счетчика 8 с ! частотой fg = — . Для поддержания сигнатоб ла на входе генератора 9 используется источник питания 10.

Зависимость Nt от величины температуры вращающегося объекта 2 Тм определяется экспериментально для конкретной партии датчиков и режимов работы обьекта.

Устройство для бесконтактного измерения температуры вращающегося объекта работает следующим образом.

Световое излучение источника 4 с помощью оптической системы 6 фокусируется на термоиндикаторном покрытии 3. По мере нагрева объекта 2 часть термоиндикаторного покрытия меняет цвет. Во время вращения объекта 2 с постоянной угловой скоростью пучок света, отражаясь от светлой поверхности покрытия 3 и проходя через

5 оптическую систему 6, попадает на чувствительную поверхность фотоприемника 5, на выходе которого появляется сигнал длительностью A t за один оборот ротора, равное времени прохождения пучка по светлой

10 поверхности. Сигнал длительностью At поступает в функциональный генератор 7, который выдает в счетчик 8 количество импульсов Nt. соответствующее величине температуры объекта Тм. Показания счетчи15 ка сбрасываются после каждого оборота с поступлением на установочный вход сигнала от функционального генератора 9.

Устройство для бесконтактного измерения температуры вращающихся объектов, содержащее термоиндикаторное покрытие, оптически связанное с неподвижными ис25 точником света и фотоприемником, а также счетчик импульсов. о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности, в него введены теплопередающий элемент переменной толщины, закрепленный на вращаю30 щемся объекте, на вйешней поверхности которого нанесено термоиндикаторное покрытие, источник питания, первый функциональный генератор йодключенный между

35 импульсов, и второй функциональный генератор, включенный между выходом фотоприемника и счетным входом счетчика импульсов.