Измеритель температуры

Авторы патента:

Штейнбрехер Валерий Васильевич (RU)

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

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)

Владельцы патента RU 2682101:

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

Изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, в которых температуру определяют по величине сигнала термопреобразователя в переходном режиме. Измеритель температуры содержит термопреобразователь 1, например термоэлектрический преобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя 2, подключенного своим выходом к информационному входу 1 блока 4 памяти и входу блока 3 дифференцирования, выход которого соединен с информационным входом 2 блока 5 памяти и входом блока 6 временных интервалов. Выход блока 6 временных интервалов соединен с управляющими входами 2 и 1 соответственно блоков 4 и 5 памяти, выходы которых подключены к входам сумматора 7, соединенного с блоком 8 индикации. Предлагаемый измеритель температуры обладает высокой точностью и быстродействием измерений. Технический результат - повышение точности измерителя температуры. 1 ил.

Предполагаемое изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, в которых температуру определяют по величине сигнала термопреобразователя в переходном режиме.

Известен измеритель температуры (Авт. свид. СССР №773449, кл. G01K 7/00, 1979), содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, усилитель, пороговый элемент и блок временных интервалов, блок индикации.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений.

Известен также измеритель температуры, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип (Авт. свид. СССР №1013768 А, МПК G01K 7/00, 23.04.83. Бюл. №15), содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, усилитель, блок дифференцирования и блок временных интервалов, блок индикации, а также сумматор и два блока памяти, входы которых соединены с выходом усилителя, а выходы подключены к входам сумматора, соединенного с блоком индикации, при этом управляющие входы блоков памяти соответственно соединены с блоком дифференцирования и блоком временных интервалов.

Недостатком этого измерителя температуры является пониженная точность измерений.

В данном измерителе искомую температуру определяют по двум значениям сигнала термопреобразователя, зафиксированных в два различных момента времени, при этом в начале используется значение термо-ЭДС, соответствующее начальной температуре среды согласно проведенному первому измерению. Дополнительно, в соответствии с требованиями описания работы прототипа, при измерении температуры требуется устанавливать коэффициент усиления усилителя и уменьшать запоминаемое напряжение одним из блоков памяти, по-разному зависящими от выбранного момента времени, что усложняет процесс проведения измерений и снижает их точность.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности измерителя температуры.

Технический результат достигается тем, что измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя, блок дифференцирования, вход которого связан с выходом усилителя, блок временных интервалов, подключенный своим входом к выходу блока дифференцирования, а также сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами блоков памяти, а выход подключен к блоку индикации, при этом информационный вход первого блока памяти соединен с выходом усилителя, а управляющий вход подключен к выходу блока временных интервалов, выход блока временных интервалов также связан с управляющим входом второго блока памяти, при этом его информационный вход подключен к выходу блока дифференцирования.

На чертеже приведена блок-схема измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит термопреобразователь 1, например термоэлектрический преобразователь (термопару), последовательно соединенный с входом усилителя 2, подключенного своим выходом к информационному входу 1 первого блока 4 памяти и входу блока 3 дифференцирования, выход которого соединен с информационным входом 2 второго блока 5 памяти и входом блока 6 временных интервалов, выход которого соединен с управляющими входами 2 и 1, соответственно блоков 4 и 5 памяти, своими выходами подключенных к входам сумматора 7, соединенного выходом с блоком 8 индикации.

Измеритель температуры работает следующим образом При погружении термопреобразователя в среду с измеряемой температурой начинается переходный процесс возрастания термо-ЭДС е_П(t) до некоторого конечного уровня Е_П, соответствующего измеряемой температуре θ_П. Если при начальной температуре среды термо-ЭДС равна Е₀, то переходный процесс во все моменты времени t при t>0 описывается известным соотношением

где τ - постоянная времени термопреобразователя.

Разность между конечным уровнем термо-ЭДС Е_П и переходным (текущим) значением е_П(t) определяется выражением

Дифференцируя выражение (1) по времени, определяем скорость изменения термо-ЭДС

На основании соотношений (2) и (3) получаем

Значение конечного уровня термо-ЭДС определяется выражением

При измерении температуры сигнал e_n(t) с термоэлектрического преобразователя 1 поступает на вход усилителя 2. Блок дифференцирования срабатывает при скачке термо-ЭДС, т.е. при погружении термопреобразователя в среду. По сигналу с выхода блока 3 дифференцирования осуществляется запуск блока 6 временных интервалов. В момент времени t₁ с выхода блока 6 временных интервалов на управляющие входы 2 и 1, соответственно блоков 4 и 5 памяти подаются сигналы управления их работой. В этот же момент времени t₁ по команде с выхода блока 6 временных интервалов измеряются напряжения е_П(t) на выходе усилителя 2 и с выхода блока 3 дифференцирования при равенстве постоянных времени дифференциатора и термопреобразователя. Напряжения с выходов блоков 4 и 5 памяти поступают на входы сумматора 7, реализующего соотношение (5). Выходной сигнал сумматора, пропорциональный измеряемой температуре, регистрируется блоком 8 индикации.

Подключение выхода блока 6 временных интервалов к управляющему входу 1 блока 5 памяти при соединении его информационного входа 2 с выходом блока 3 дифференцирования и одновременное в заданный момент времени t₁ запоминание напряжений на выходах усилителя 2 и блока 3 дифференцирования позволяют повысить точность измерений при сохранении высокого быстродействия предлагаемого измерителя температуры. При этом, при измерении не используется значение термо-ЭДС, соответствующее начальной температуре среды, полностью исключается требование к установке заранее коэффициента усиления усилителя и уменьшение запоминаемого напряжения одним из блоков памяти по сравнению с прототипом.

Измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя, блок дифференцирования, вход которого связан с выходом усилителя, блок временных интервалов, подключенный своим входом к выходу блока дифференцирования, а также сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами блоков памяти, а выход подключен к блоку индикации, при этом информационный вход первого блока памяти соединен с выходом усилителя, а управляющий вход подключен к выходу блока временных интервалов, отличающийся тем, что выход блока временных интервалов также связан с управляющим входом второго блока памяти, при этом его информационный вход подключен к выходу блока дифференцирования.

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой с получением шарика на стыке проволок, и может быть использовано при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в конструкциях аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Устройство для измерения относительных деформаций и температуры // 2681431

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций и температуры. Устройство содержит входящие в состав мостов Уитстона тензорезисторы и термопары, размещенные на объекте испытания ОИ, коммутатор для подключения термопар, коммутатор мостов Уитстона, аналогово-цифровой преобразователь АЦП, персональный компьютер ПК, источник питания.

Устройство для определения температуры газовой среды в газотурбинных двигателях // 2676237

Изобретение относится к области контактных измерений параметров высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь // 2666193

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия высоких давлений и газодинамического напора.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь // 2666193

Способ крепления термопар // 2663277

Изобретение относится к области измерения температуры с использованием термопар, а именно к способам крепления термопар к объектам, подверженным деформациям вследствие линейных расширений при высоких температурах и вибрационным воздействиям, например к корпусам летательных аппаратов.

Устройство для изготовления микротермопар // 2660323

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой встык, и может быть использовано для оперативного изготовления в лабораторных условиях единичных или мелкосерийных партий микротермопар различного типа из проволоки с диаметрами от 200 мк и менее при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в условиях быстропротекающих процессов теплообмена при значительных градиентах температуры, характерных для конструкций аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Устройство для изготовления микротермопар // 2660323

Термочувствительный элемент // 2657367

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры технологической среды. Предложен термочувствительный элемент (10), содержащий зависимый от температуры измерительный элемент (МЕ), который может контактировать через по меньшей мере одну первую соединительную линию (1) и по меньшей мере одну вторую соединительную линию (2), причем первая соединительная линия (1) содержит первый и второй участки (Т1, Т2), состоящие из различных материалов.

Способ экспериментального определения неравномерности полей температур газового потока теплоизолированного трубопровода высокого давления и датчик температуры // 2657319

Изобретение относится к области термометрии и направлено на исследование различных теплозащитных и эрозионно стойких материалов, обеспечивающих защиту трубопроводов высокого давления, работающих на продуктах сгорания, имеющих высокую температуру от 1000°С.

Цифровой измеритель температуры // 2677262

Предлагаемое изобретение относится к термометрии. Заявлен цифровой измеритель температуры, который содержит мостовую измерительную схему 1, в плечи которой включены датчик температуры 2 и термочувствительный элемент терморезистора косвенного подогрева-охлаждения (ТКП) 3, измерительная диагональ которой через последовательно соединенные усилитель 4, селектируемый пиковый детектор (СПД) 5, запоминающую емкость 6, генератор управляемой частоты (ГУЧ) 7, стандартизатор импульсов по длительности и амплитуде 8 подключена к полупроводниковой обмотке подогрева-охлаждения ТКП 3.

Устройство для измерения температуры // 2676821

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин с первичными резисторными датчиками. Устройство содержит термометр сопротивления RT, включенный в мостовую схему 1, диагональ питания которой через балластный резистор 2 подключена к обмотке 3 трансформатора 4, а измерительная диагональ через последовательно соединенную выходную обмотку трансформатора 5 связана с входом усилителя 6 переменного тока.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь // 2666193

Способы и устройства для обнаружения обледенения на воздушном летательном аппарате // 2662348

Группа изобретений относится к способу обнаружения обледенения на летательном аппарате и датчику обледенения. Для обнаружения обледенения размещают датчик обледенения на наружной поверхности летательного аппарата, создают заряд на поверхности слоя пироэлектрического материала датчика.

Способ измерения температуры наружного воздуха // 2661459

Способ измерения температуры наружного воздуха относится к способам измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера.

Устройство для изготовления микротермопар // 2660323

Устройство индикации относительного перемещения объектов // 2657130

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для одновременной регистрации температуры и взаимного предельного перемещения составных частей изделия в условиях высокой температуры.

Устройство для диагностики оборудования (измерительный канал) // 2654996

Изобретение относится к вибрационной метрологии. Устройство для диагностики оборудования состоит из первичного и вторичного преобразователей.

Система контроля температур топливного бака окислителя ракеты космического назначения "союз-2" // 2651554

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к устройствам обеспечения непрерывного контроля температуры заправленного окислителя в топливном баке ракеты космического назначения (РКН) «Союз-2».

Устройство для измерения температуры резца естественной термопарой // 2650827

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.