Термопарный датчик

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. Термопарный датчик содержит защитный корпус 1 с герметизированной внутренней полостью, в которой расположены проволочные термоэлектроды 2 и 3. В верхней части корпуса размещен герметизированный вывод термоэлектродов с подсоединительными элементами 4 и 5. Датчик содержит цилиндрический керамический диэлектрический, выполненный из нитрида алюминия или алунда элемент 6, на котором с торцов цилиндрического элемента выполнена встречная намотка термоэлектродов, образующая плотную двухзаходную спираль с чередующимися витками термоэлектродов. Поперечно виткам спирали выполнены множественные точечные спаи 7 термоэлектродов. При двухзаходной намотке термоэлектродов на цилиндрический керамический диэлектрический элемент 6 и выполнении, например, методом лазерной сварки множественных точечных спаев 7 термоэлектродов 2 и 3 между смежными витками намотки источники термоЭДС в точечных спаях 7 оказываются включенными параллельно. При таком соединении спаев 7 их индивидуальные термоЭДС усредняются по множеству. Технический результат - повышение воспроизводимости термоэлектрических параметров датчиков температуры. 2 ил.

 

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в системах контроля технологических процессов, где требуется высокая достоверность показаний и взаимозаменяемость датчиков температуры.

Известны датчики температуры, основанные на термоэлектрическом эффекте, возникающем в спае разнородных металлов или сплавов (Патент РФ №2327122, МПК G01K 7/02, опубл. 20.06.2008).

Недостатком известных датчиков является индивидуальный характер выполнения спая, требующий снятия прилагаемой к датчику градуировочной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности является датчик температуры, содержащий защитный корпус с герметизированной внутренней полостью, в нижней части корпуса размещен спай термоэлектродов, а в верхней размещен герметизированный вывод термоэлектродов с подсоединительными элементами (Патент РФ №2289107, Бюл. №7, МКИ G01k 7/02, опубл. 10.12.06). Недостатком известного устройства является плохая воспроизводимость характеристик датчика, обусловленная тем, что при индивидуальном изготовлении спая его геометрические размеры (длина, толщина), физические параметры спая (градиент перехода между термоэлектродами), технологические параметры (степень окисленности термоэлектродов, температура факела, окислитиельный или восстановительный характер факела и пр.) не поддаются контролю и удержанию в каких-либо заданных пределах. В результате влияния множественных и неуправляемых факторов термометрические характеристики датчиков от экземпляра к экземпляру сильно разнятся, поэтому к каждому датчику прилагается индивидуальная градуировочная характеристика.

Недостатками решения являются низкая востроизводимость термоэлектрических параметров и усложненные ремонтные работы или создание серии технологических агрегатов, так как при замене или установке датчиков температуры необходимо вводить в управляющие программы новые градуировочные характеристики.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение воспроизводимости термоэлектрических параметров датчиков температуры.

Это достигается тем, что в термопарный датчик, содержащий защитный корпус с герметизированной внутренней полостью, в которой размещены проволочные термоэлектроды, в верхней части корпуса размещен герметизированный вывод термоэлектродов с подсоединительными элементами, введен цилиндрический керамический диэлектрический (нитрид алюминия или алунд) элемент, на котором с торцов цилиндрического элемента выполнена встречная намотка термоэлектродов, образующая плотную двухзаходную спираль с чередующимися витками термоэлектродов, поперечно виткам спирали выполнены точечные спаи термоэлектродов.

Сущность изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид датчика температуры, а на фиг.2 изображен чувствительный элемент.

Термопарный датчик содержит защитный корпус 1 с герметизированной внутренней полостью, в которой расположены проволочные термоэлектроды 2 и 3, в верхней части корпуса размещен герметизированный вывод термоэлектродов с подсоединительными элементами 4 и 5, цилиндрический керамический диэлектрический, выполненный из нитрида алюминия или алунда элемент 6, на котором с торцов цилиндрического элемента выполнена встречная намотка термоэлектродов, образующая плотную двухзаходную спираль с чередующимися витками термоэлектродов, поперечно виткам спирали выполнены множественные точечные спаи 7 термоэлектродов.

Термопарный датчик работает следующим образом.

При двухзаходной намотке термоэлектродов на цилиндрический керамический диэлектрический элемент 6 и выполнении, например, методом лазерной сварки множественных точечных спаев 7 термоэлектродов 2 и 3 между смежными витками намотки источники термоЭДС в точечных спаях 7 оказываются включенными параллельно. При таком соединении спаев 7 их индивидуальные термоЭДС усредняются по множеству. Другими словами, выпадающие за счет технологического разброса значения термоЭДС поглощаются статистически преобладающими значениями. Это означает, что следующий термопарный датчик данной конструкции за счет процесса осреднения будет обладать близкими к предыдущему характеристиками. Повышение воспроизводимости термоэлектрических параметров датчиков температуры позволяет заменять датчики в системах измерения температуры без корректировки заложенной градуировочной характеристики.

Цилиндрический керамический элемент 6 выполняет две функции. С одной стороны, это диэлектрическое основание для намотки двухзаходной спирали термоэлектродов, а с другой, высокая теплопроводность элемента 6 позволяет выровнять температуру всех спаев датчика.

Использование изобретения позволяет повысить воспроизводимость термоэлектрических параметров датчиков температуры.

Термопарный датчик, содержащий защитный корпус с герметизированной внутренней полостью, в которой расположены проволочные термоэлектроды, в верхней части защитного корпуса размещен герметизированный вывод термоэлектродов с подсоединительными элементами, отличающийся тем, что в него введен цилиндрический керамический диэлектрический элемент, на котором с торцов выполнена встречная намотка термоэлектродов, образующая плотную двухзаходную спираль с чередующимися витками термоэлектродов, поперечно виткам спирали выполнены точечные спаи термоэлектродов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в термометрии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения в заданном участке температуры, теплового потока и давления. .

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при тепловых испытаниях конструкций для определения их поверхностных температурных полей. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при определении коэффициента излучения поверхности материалов. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к тепловым измерениям и измерениям расхода углероводородных горючих и теплоносителей. .

Изобретение относится к устройствам тепла или холода и предназначено для оценки температурных изменений параметров микромеханических модулей. .

Изобретение относится к измерению температуры поверхности. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям температуры в зоне резания лезвийным инструментом с использованием термопары. .

Изобретение относится к взрывозащищенным головкам датчиков температуры. Головка состоит из коробки в форме эллиптического цилиндра со скосом сверху под углом к ее оси, совпадающей с осью цилиндра с отверстием. В плоскости скоса коробка имеет цилиндрическую часть под крышку высотой H и диаметром, превышающим большую ось эллипса. Снизу крышки расположен цилиндр с отверстием для крепления элементов измерения. Сбоку коробки, со стороны длинной образующей, расположен выступ для установки кабельного ввода, а напротив, со стороны короткой образующей, расположено стопорное устройство, включающее отверстие с резьбовой втулкой и установленным в ней винтом, головка которого расположена в пазу крышки. В конце цилиндрической части коробки имеется проточка под уплотнительное кольцо, а снизу крышки имеется ответная проточка под это уплотнительное кольцо, за которой по окружности торца крышки выполнены полукруглые пазы. Проточка на корпусе имеет выступ диаметром, превышающим диаметр ответной проточки на крышке, так что при закрытии крышки в упор образуется гарантированный зазор h между верхней частью скоса коробки и дном крышки. Во втором варианте в зазоре h устанавливается стекло с помощью пружинного кольца, расположенного в пазу крышки с герметизирующей прокладкой, а дно крышки имеет смотровое отверстие. Технический результат - повышение надежности работы во взрывоопасных зонах, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, а также удобства при проведении поверочных и ремонтных работ. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области термического анализа и может быть использовано для определения фазовых переходов извлеченной из стального расплава пробы. Заявлен погружной зонд, имеющий погружной конец измерительной головки, в которой расположены имеющая впускной канал пробоотборная камера и выступающая своим горячим спаем в пробоотборную камеру термопара, которая имеет кабельный ввод для сигнальных кабелей термопары. Кабельный ввод выходит из измерительной головки из выходного отверстия на противоположном погружному концу конце измерительной головки. Прямая линия между погружным концом и выходным отверстием образует продольную ось измерительной головки. Перпендикулярно продольной оси проведена воображаемая плоскость через горячий спай и через самую дальнюю от погружного конца часть впускного канала. В одном из вариантов измерительная головка имеет плотность по меньшей мере 7 г/см3 между своим погружным концом и плоскостью, перпендикулярно разрезающей прямую линию между погружным концом и выходным отверстием, а общая плотность измерительной головки равна менее чем 7 г/см3. В другом варианте изобретения общая плотность измерительной головки, включая по меньшей мере частично окружающую сигнальный кабель металлическую трубу и включая части сигнального кабеля, равна менее чем 7 г/см3. Технический результат: повышение точности измерений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в процессе теплоизмерений. Заявлен цифровой измеритель температуры, содержащий источник 1 опорного напряжения, соединенный своим выходом с переключателем 2, выходы которого соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление (ЦУС) 4 с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Выходы усилителей 5 и 6 подключены к входам блока вычитания 7, выход которого через последовательно соединенный генератор управляемой частоты 8 связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 9 (PC). Вычитающий вход PC 9 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 10 через последовательно включенные делитель частоты 11 и двоичный умножитель частоты 12. Выходы разрядов PC 9 соединены с группой разрядных входов ЦУС 4, двоичного умножителя частоты 12 и дешифратора 13. Выход дешифратора 13 соединен с входом цифрового индикатора 14. Технический результат: повышение быстродействия измерения температуры вследствие создания следящей системы автоматического управления и высокой точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для проведения длительного и непрерывного измерения температуры газовой или жидкой среды, в том числе агрессивной, а также при отсутствии возможности периодической поверки или замены измерительной части устройства. Устройство для измерения температуры содержит термопару, состоящую из двух разнородных термоэлектрических проволок, образующих соединение при измерении и соединение при контроле. Устройство снабжено фиксирующим элементом из электропроводящего материала. Проволоки установлены с возможностью осевого перемещения и прохода через фиксирующий элемент или его охвата. При этом проволоки соприкасаются между собой или с фиксирующим элементом, а точки касания образуют соединение при измерении. Технический результат: возможность замены отработавшей рабочей части термопары на новую с характеристиками исходной и без демонтажа как термопары, так и устройства в целом. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к технике измерения физической температуры объекта с помощью термопары и может быть использовано в области температурных измерений с использованием термопар, в частности, в литейном производстве для определения скоростей охлаждения различных зон слитка при кристаллизации или закалке. Измеритель температуры содержит компаратор, несколько термопар с дифференциальными усилителями, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного измерения температуры в нескольких точках и записи значений температуры с последующим выводом на обрабатывающее устройство. 1 ил.

Группа изобретений относится к передатчикам параметров процесса, используемым в системах управления технологическими процессами и мониторинга. Передатчик (10) параметров процесса для измерения температуры производственного процесса включает в себя первый электрический соединитель (1), сконфигурированный с возможностью соединения с первым проводом термопары, при этом первый электрический соединитель (1) включает в себя первый электрод (1A) и второй электрод (1B). Первый и второй электроды сконфигурированы с возможностью электрического соединения с первым проводом (18B) термопары. Второй электрический соединитель (2) сконфигурирован с возможностью соединения со вторым проводом (18A) термопары, при этом второй электрический соединитель (2) включает в себя третий электрод (2A) и четвертый электрод (2B). Третий и четвертый электроды сконфигурированы с возможностью электрического соединения со вторым проводом (18A) термопары. Второй провод выполнен из материала, отличного от материала первого провода. С первым и вторым электрическими соединителями соединена измерительная схема (28), сконфигурированная с возможностью выдачи выходного сигнала, связанного с температурой термопары. Измерительная схема дополнительно сконфигурирована с возможностью определения полярности термопары на основе, по меньшей мере, одного измерения, выполненного, по меньшей мере, между двумя электродами из числа первого, второго, третьего и четвертого электродов. Технический результат заключается в возможности определения полярности термопары. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы корпуса. Выступающая за пределы корпуса часть термопары выполнена в виде металлической трубки диаметром d, заканчивающейся уплощенной лопаткой, торец которой является рабочим термоспаем, металлическая трубка имеет уменьшающийся в сторону уплощенной лопатки диаметр, равный 0,4÷0,5 d, а уплощенная лопатка имеет следующие размеры: длина 0,3÷0,4 d, ширина 0,7÷0,8 d, толщина 0,1÷0,2 d, при этом в металлической трубке размещены термопровода, изолированные друг от друга и от трубки, переходящей в уплощенную лопатку, и имеющие диаметр, уменьшающийся пропорционально уменьшению диаметра трубки и сохраняющийся постоянным внутри уплощенной лопатки, защитный наконечник выполнен металлическим и перфорированным. Технический результат - повышение быстродействия устройства при сохранении его механической прочности и устойчивости к газодинамическим нагрузкам измеряемого потока. 1 ил.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для определения скорости изменения температуры среды. Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры содержит дифференциальную термопару 1 из термопар 2 и 3 с различными постоянными времени, усилитель 4, электронный ключ 5 с запоминающей емкостью 6 на выходе. Блок выделения модуля 7 и генератор управляемой частоты 8 соединен с выходом устройства и через блок задержки 9 подключен к управляющему входу электронного ключа 5, а также через генератор 8, стандартизатор импульсов 10 и инвертор 11 связаны через селектируемые пиковые детекторы 12 и 13 с электродами термопары 2. Выход стандартизатора 10 связан через детектор 13, а выход инвертора - через детектор 12. Выход ключа 5 с емкостью 6 соединен через компаратор 14 со знаковым выходом устройства, управляющим входом детектора 12 и через логическую схему «НЕ» 15 с управляющим входом детектора 13. Технический результат - обеспечение высокой точности и быстродействия при определении скорости изменения температуры. 1 ил.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Устройство для измерения разности температур содержит два встречно включенных термоприемника 1 и 2, находящихся при температурах t1 и t2 в контролируемой среде, усилитель 3, делитель напряжения 4 из последовательно соединенных резисторов 5-9. При этом резистор 7 является реохордом, а резисторы 6 и 8 являются цифровыми управляемыми сопротивлениями. Устройство также содержит измерительный прибор разности температур 10, два постоянных запоминающих устройства 11 и 12, аналого-цифровой преобразователь 13, второй измерительный прибор 14, связанный с дополнительным термопреобразователем 15, помещаемым в среду с температурой t1 или t2. Выходы ПЗУ 11 и 12 связаны с цепями управления цифровых управляемых сопротивлений 6 и 8 для введения коррекции на нелинейность термопар. Технический результат - повышение быстродействия и надежности работы предлагаемого устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проведении термометрических измерений. Заявлены термоэлектрическая система, способ гашения колебаний термоэлектрической системы и компрессор, содержащий указанную термоэлектрическую систему. Термоэлектрическая система содержит канал для ввода термопар, выполненный с возможностью введения в конструкцию, через которую протекает среда, удлиненный датчик, установленный частично внутри канала для ввода термопар и выполненный с возможностью измерения температуры, по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, расположенное вокруг удлиненного датчика на первом конце и выполненное с возможностью гашения колебаний удлиненного датчика путем осуществления контакта с каналом для ввода термопар, и эластомерный материал, расположенный вокруг удлиненного датчика на втором конце и предназначенный для гашения колебаний удлиненного датчика путем осуществления контакта с каналом для ввода термопар. Причем контакт между уплотнительным кольцом и каналом для ввода термопар является неплотным, так что гасящая колебания текучая среда способна проходить мимо уплотнительного кольца в указанный канал. Технический результат - уменьшение проявления деструктивных явлений в термопарах. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх