Устройство для измерения температуры

Авторы патента:

Строев Владимир Михайлович (RU)

Арутюнов Борис Ашотович (RU)

Штейнбрехер Валерий Васильевич (RU)

Фесенко Александр Иванович (RU)

G01K7/00 - Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных (термометры, дающие иные показания, чем мгновенное значение температуры G01K 3/00; измерение электрических или магнитных величин G01R)

G01K17/00 - Измерение количества тепла (измерение температуры с помощью калориметров G01K 3/00-G01K 11/00; устройства для определения термических свойств материалов, например удельной теплоемкости, теплоты сгорания G01N)

Владельцы патента RU 2622486:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" (RU)

Изобретение относится к области измерения температуры. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента, в качестве которого, например, используются термоэлектрические преобразователи, контактирующие через образцовую теплопроводную пластину с нагревателем, которые размещены в теплоизоляционном корпусе. Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные генератор управляемой частоты (ГУЧ), формирователь импульсов (ФИ) подключен к нагревателю датчика, при этом выход ГУЧ 6 связан с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем исключения источника опорного напряжения, задающего величину недокомпенсации усиленного напряжения с выхода датчика теплового потока и блока извлечения квадратного корня. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерения температуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, усилителя мощности, выход которого подключен к нагревателю (Патент США №3321974, кл. 73-359, опублик. 1967).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Известно также устройство для измерения температуры, наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому и принятое за прототип, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, усилителя мощности, выход которого подключен к нагревателю, блок извлечения квадратного корня, источник опорного напряжения и блок сравнения, входы которого соответственно соединены с выходами усилителя и источником опорного напряжения, а выход через блок извлечения квадратного корня - с выходом усилителя мощности (Авт. свид. СССР №1204967, G01K 7/00, Бюл. №2, 15.01.86).

Недостатком этого устройства является также низкая точность измерения, обусловленная наличием источника опорного напряжения, подключенного ко второму входу схемы сравнения, первый вход которой связан через усилитель с выходом датчика теплового потока. При нулевом выходном сигнале на выходе схемы сравнения прототипа прекращается подача электроэнергии на электронагреватель. Это свидетельствует о том, что усиленная ЭДС датчика теплового потока не равна нулю, а преобразуемая температура не достигла равенства температуры теплопроводной пластины датчика температуры.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности работы устройства путем исключения источника опорного напряжения, задающего величину недокомпенсации усиленного напряжения с выхода датчика теплового потока и блока извлечения квадратного корня.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, введены последовательно соединенные генератор управляемой частоты и формирователь импульсов по длительности и амплитуде, выход которого подключен к нагревателю датчика теплового потока, а вход генератора связан с выходом усилителя, при этом выход генератора управляемой частоты и вход формирователя импульсов соединены с выходом устройства.

На фиг. 1 представлен датчик теплового потока устройства, на фиг. 2 - структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента 1, в качестве которого, например, используются термоэлектрические преобразователи, контактирующие через образцовую теплопроводную пластину 2 с нагревателем 3, которые размещены в теплоизоляционном корпусе 4.

Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилителя 5 постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные генератор управляемой частоты 6 (ГУЧ), формирователь импульсов 7 (ФИ) подключен к нагревателю 3 датчика, при этом выход ГУЧ 6 связан с выходом устройства.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

После осуществления контакта исследуемого объекта и датчика теплового потока устройства на выходе последнего появляется ЭДС, обусловленная разностью температур объекта и теплопроводной пластины 2. Эта ЭДС усиливается усилителем постоянного тока 5 и управляет частотой генератора 6 (ГУЧ). Импульсы прямоугольной формы постоянной длительности и амплитуды с выхода формирователя 7 (ФИ) подаются на нагреватель 3. Энергия каждого импульса постоянна - W.

На нагревателе 3 рассеивается электрическая мощность

P_н=W⋅F_вых,

где F_вых - частота на выходе генератора 6.

Генератор 6 (ГУЧ) изменяет свою частоту под действием выходного напряжения усилителя 5 так, чтобы ликвидировать ЭДС на выходе датчика теплового потока.

При равенстве температуры объекта Т_х температуре, создаваемой нагревателем Т_н, избыточная температура последнего пропорциональна мощности, рассеиваемой нагревателем и, соответственно, частоте F_вых следования импульсов на выходе устройства.

Таким образом, частота F_вых связана по линейному закону с преобразуемой температурой Т_х.

Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры, а также простотой конструкции по сравнению с прототипом, что повышает надежность работы устройства. Статическая погрешность предлагаемой следящей системы автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока частотно-импульсного типа обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы.

Устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и формирователем импульсов по длительности и амплитуде, выход которого подключен к нагревателю датчика теплового потока, а вход генератора связан с выходом усилителя, при этом выход генератора управляемой частоты и вход формирователя импульсов соединены с выходом устройства.

Изобретение относится к области термометрии, где в качестве преобразователя используется полупроводниковый диод. Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3.

Широкополосный измерительный приемник излучения миллиметрового диапазона с независимой калибровкой // 2616721

Устройство предназначено для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть также использовано в качестве образцового приемника для калибровки средств измерения.

Устройство для измерения давления и температуры // 2603446

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения давления, температуры и теплового потока с компенсацией влияния температуры на результаты измерения давления.

Способ и устройство для измерения излучательной способности и плотности сырой нефти // 2601225

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API.

Датчик, контролирующий температуру процесса производства, оснащенный сенсорным устройством диагностики ее колебаний // 2594623

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля процесса производства. Датчик 10, контролирующий температуру процесса производства, включает температурный сенсор, предусмотренный для подачи выходного сигнала сенсора 18, связанного с температурой процесса производства.

Модульный преобразователь температуры с двумя отделениями // 2566369

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры среды в различных областях техники. Преобразователь (100) температуры включает корпус (112) с двумя отделениями и электронный модуль (120) преобразователя температуры с установкой на головке.

Цифровой измеритель температуры // 2561998

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Цифровой измеритель температуры содержит датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры.

Устройство для измерения температуры // 2554295

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к термометрии. Устройство содержит термопреобразователь 1, выход которого соединен с индикатором 2 температуры и через последовательно соединенные первый вход первого блока вычитания 3, усилитель 4, масштабирующий элемент 5, первый вход второго блока вычитания 6 с входами индикатора 7 скорости изменения температуры и сигнализатором 8 опасного нарастания температуры.

Способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света // 2538070

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций.

Термопреобразователь сопротивления (варианты) и способ его изготовления // 2533755

Группа изобретений относится к измерительной технике и в частности к термоизмерительным преобразователям. Термопреобразователь сопротивления содержит многослойную трубку, состоящую из внешнего металлического слоя, внутреннего диэлектрического слоя, на который намотана катушка чувствительного элемента из изолированного провода.

Устройство для измерения теплового потока теплообменников // 2621569

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения теплового потока. Устройство для измерения теплового потока теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами, содержит, по крайней мере, два теплообменника, входы которых установлены на одном уровне и соединены напорными трубопроводами с крышкой через коллектор, установленный вертикально выше уровня крышки, причем напорные трубопроводы снабжены запорными вентилями, а трубопроводы, соединяющие выходы теплообменников и нижнюю часть корпуса парогенератора, являются обратными.

Прибор для определения параметров газовыделения // 2620328

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения термической стабильности жидких однофазных и двухфазных, а также гетерогенных систем.

Блок держателей нанокалориметрических сенсоров для измерения теплофизических и структурных параметров образца // 2620029

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при проведении измерений теплофизических и/или структурных параметров образца. Предложен блок держателей нанокалориметрических сенсоров, предназначенный для размещения в дифрактометре на X-Y-Z движителе (столике).

Термостатирующее устройство для нанокалориметрических измерений на чипе со сверхбыстрыми скоростями нагрева и охлаждения // 2620028

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для нанокалориметрических измерений. Заявляемое термостатирующее устройство для нанокалориметрических измерений на чипе со сверхбыстрыми скоростями нагрева и охлаждения обеспечивает стабильную передачу аналогового сигнала от нанокалориметрического сенсора до аналого-цифрового преобразователя, размещенного в электронном контроллере; обеспечивает жесткое закрепление нанокалориметрического сенсора в активной области сканирования дифрактометра или любого другого прибора по измерению структурных характеристик образцов; а также позволяет использовать при измерениях дополнительный (эталонный) нанокалориметрический сенсор для снятия базовой линии эксперимента, используемой при дальнейшей обработке полученных экспериментальных данных.

Капиллярный титрационный нанокалориметр для исследования митохондрий // 2618670

Изобретение относится к измерениям тепловой мощности в процессах трансформации и диссипации энергии в суспензиях живых митохондрий в исследованиях в области митохондриальной термодинамики, направленных на создание новых фармсредств и перспективных биотехнологий.

Способ определения аэродинамического нагрева высокоскоростного летательного аппарата в опережающих лётных исследованиях на крупномасштабной модели // 2616108

Изобретение относится к области авиационно-космической техники. Способ определения аэродинамического нагрева натуры в опережающих летных исследованиях на модели включает определение высоты и скорости полета модели, теплопроводности, объемной теплоемкости и степени черноты материала ее теплозащиты, а также аэродинамического теплового потока на наружной поверхности натуры в сходственных с моделью точках из условия подобия в этих точках распределений температуры в материалах теплозащиты модели и натуры.

Капиллярный титрационный калориметр для исследования митохондрий // 2610853

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения тепловой мощности в процессах трансформации и диссипации энергии в суспензиях живых митохондрий в исследованиях в области митохондриальной термодинамики, направленных на создание новых фармсредств и перспективных биотехнологий.

Устройство для измерения теплового потока в камере сгорания и способ его установки // 2586089

Группа изобретений относится к устройствам для измерения тепловых потоков, а также к способам установки устройств для измерения теплового потока в стенке камеры сгорания, и может быть использована для измерения тепловых потоков в камерах сгорания двигателей при высоких давлениях и температурах.

Устройство наблюдения за распределением тепловых потоков в днище поршня для оценки эффективности теплозащитных покрытий на нем // 2582153

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для теплофизических исследований теплозащитных покрытий на днище поршня и наблюдения за распределением тепловых потоков в днище поршня по скорости повышения температуры его внутренней поверхности при нагреве с внешней стороны, и может быть использовано для исследования эффективности влияния теплозащитного покрытия на температуру поршня.

Способ калибровки и поверки измерительной системы узла учета тепловой энергии и теплоносителя с учетом возмущений // 2578046

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для выявления несанкционированных утечек тепловой энергии. Предложен способ калибровки и поверки измерительной системы узла учета тепловой энергии и теплоносителя с возмущениями, основанный на переключении потока теплоносителя с подающего трубопровода через образцовый узел калибровки на возвратный трубопровод и отключении измерительной системы от объекта потребления.

Способ оценки комфортности микроклимата в помещениях жилых, общественных и административных зданий // 2636807

Изобретение относится к системам контроля эффективности работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования жилых, общественных и административных зданий и может быть использовано при проектировании, реконструкции и оптимизации режимов работы указанных систем, а также при разработке и внедрении энергосберегающих мероприятий. В способе оценки комфортности микроклимата в помещениях жилых, общественных и административных зданий, заключающемся в измерении в помещении температуры воздуха, относительной влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей, предварительно определяют преимущественный тип и характеристики выполняемой работы, а также сопротивление теплопроводности преимущественного типа одежды людей, дополнительно измеряют температуру поверхности одежды человека, концентрацию диоксида углерода в воздухе обследуемого помещения и в наружном воздухе, вычисляют составляющие уравнения теплового баланса человека, определяют коэффициент комфортности теплового состояния человека k1, коэффициент радиационного охлаждения k2, коэффициент асимметрии радиационных потоков k3, коэффициент качества воздушной среды k4. Вычисляют уровень комфортности микроклимата по формуле: W=k1⋅k2⋅k3⋅k4, и оценивают уровень комфортности микроклимата по следующей шкале: <-0,5 - холодно, дискомфорт, -0,3÷-0,5 - прохладно, легкий дискомфорт, 0÷-0,3 - прохладно, но комфортно, 0 - комфорт, 0÷0,3 - тепло, но комфортно, 0,30÷0,5 - тепло, легкий дискомфорт. Технический результат - повышение точности определения уровня комфортности помещений жилых, общественных и административных зданий.