Датчик температуры

 

284359

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. овгсдетельства №вЂ”

Кл, 421, 8/02

Заявлено 17.VI.1968 (№ 1249481/18-10) с присоединением заявки ¹â€”

Комитет AO делам изобретений и открытий при Совете Министрое

СССР, (1П К Ст 01k 7/16

УД1; 536.531/ 532(088.8) Приоритет—

Оп(бликовапо 14.Х.1970. Вюллегень № 32

Дата опубликования описания 27.1.1971

Авторы изобретения

13,-М. И. Бардыло, И. И. Колодий и А.-П. И. Бярдыло

Заявитель

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области темпер»турHblx измерений и может быть .примене lo там, где необходимо расширить динамическую полосу пропускапия термометра, что имеет место при измерении нестационарных теи, IOBbIX ПРОЦЕССОВ.

Динамическая погрешность обусловлона тепловой инерцией термометра и зависит, в основном, от его конструкции и величины теплоотдачи между измеряемой средой и термометром.

Чувствительный элемент у большинства технических термометров представляет собой цилиндрический каркас из керамики, в каналы которого помещена спираль из;платиновой IIlpoB0,70KB. -1увствительный элемент помещен в защитную арматуру. Величина минималь1пого показателя тепловой инерции cocTBBëÿåò примерно несколько секунд, а прп уменьшении теплоотдачи показатель увеличивается. Например, в условиях спокойного воздуха показатель составляет несколько десятков минут.

Указанные величины показателя тепловой инерции становятся неприемлемыми с точки зрсппя измерения нестацпопарпых процессов, так как всегда имеет место динамическая погрешность измерения температуры и тем большс, чем больше показатель тепловой инерции.

Уменьшение показателя тепловой иперц(ш путем обычного изменения конструкции термометра (уменьшение толщины стенок, увелпчение площади соприкосновения и др.) в конце концов исчерпывает все возможности, так как конструкция обусловлена механической прочность|о, зависящей от параметров среды.

Для уменьшения динамической погрептностп в существующих измерительных схемах применяется метод динамической коррекц(ш, основанный на включении инерционного звена с такой )передаточной характеристикой, что суммарная динамичеокая погрешность звена и

)p термометра уменьшается.

Недостатки указанного способа заключаются в том, что уровень выходного сигналя после преобразования уменьшается; требуется наличие дополнительных усилителей, охваченных специальными обратными связ)1)ми, прп этом поорректирующие звенья настроены на nllределенну)о величину тепловой инерции, хот» в процессе эксплуатации указаHIHàÿ величина может изменяться в широких пределах.

Существует коррекция динамической lloгрсшности системой комбинированных термоп17!1ех(ников, вк7!очепных специа.льны м o()pB зом в измерительную схему. Недостатки данной коррекции заключаются в наличии второй допо IIIIITeльной схемы и двух термопрпемников, сугубо предназначенных для коррекции основного термоприемника.

Предлагаемый датчик отличается тем, IT() спай тер)мопары размещен в части арматуры с

3р минимальной тепловой инерционностью H уда284359 ленной от ос(новной ее матиссы, а холодные концы термопары расположены внутри основной массы арматуры в непосредственной близости от чувствительного элемента термометра сопротивлени11, причем один вывод термопары соединен с выводом термометра сопротивле-! ния. Такая конструкция позволяет повысить точность измерений и снизить инерционность прибора.

1-1а фиг. 1 показана конструкция датчика; па фиг. 2 — один из вариантов схемы включения; а фпг. 3 дана характеристика датчика.

lk oJlIlpoIIaIlII».1й I Ори (пЙ Cllcli(TCp> I(IIIар1.1 1 находится B.копечноп части защнтноп арматуры, удаленной от основной массы терм;о(етра и имеющей малую величину локальной топловой инерции, Практически .последняя может быть доведена до долей секунды. Холод!пые концы термопары 2 находятся во внутренней части чувствительного элемента 3. O>III! из копцов термопа!>ы соединен с обмоткой элемента 4, второй имеет выводной проводник 5.

Один пз вариантов схемы включения да нного термометпа показан па <1>иг. 2. Для наглядности работы описанной конструкц!ш термометра примем, что температура среды изменилась скачкообраз!но (фиг. 3, n).

Рассмотрим изменение выходного сигнала измерительной схемы в отдельности: за сче! изменения сопротивления, за счет изменения термо-э. д..с, развиваемой термопарой, а также суммарный эффект.

Сопротивление чувствительного элемента изменяется по экспопепциальиому закону (фпг. 3, б); постоянная времени определяет тепловую и<нерцию термометра без коррекции.

Изменение терьмо-э. д. с, разви1ваемой термопарой,,показано,на фиг. 3, в. Область ОЛ характеризует нагрев горячего спая термопары, так как при переходных процессах всегда имеется градиент температуры между горячим,и холодным копцамп термопары. По мере прогрева чувствительного элемента термо-э. д. с термопары уменьшается, так как исчезает градиент температуры (область АВ). Прп дости>кении стациона1нного режима термо-э. д. с. равна нул(о.

Постоянная времени горячего сная термопары намного меньше 1постояниой времени колодных копцов термопары, при этом постоя(я ая Времени холодных кошцгв термопары раВна пОсто!!иной Времеllи чуВстВит(.льHО! О элемента, так как холодные концы термопары размещены на том же расстоянии от поверхности, что и теплочувствительпая обмотка термометраа сопротивления.

Из фпг. 2 следует, что папряже<ние на Выходе измерительной схемы равно сумме термо-э. д. с и напряжения разбаланса моста за счет изменения сопротивления. Следовательно, 0 просуммировав ординаты кривых, данных на фиг. 3, б и 3, в, получим изменс(пие напри>кения при скачкообразном изменении температуры (см. фпг. 3, г).

Из,кривой, данной па фиг. 3, г, с.

Огггимальпый вариант коррекции в IIIOJIIIIIется при ъсловии, что термо-э. д. с., воз<никак>о ! цап! I!pl! разности т@мперату p В 1 С l(0>I(J! горячим и холодиымп концами терм<.лары, равна напряжению разбалапса за счст изменения сопротивления термометра на ГС. э.<.ñ I: R к1 где 1 — ток, протека!О(ци!1 через термометр;

З0 к — коэффициент пропорциональности, зависящий от измерительной схемы вторичного прибора.

Прп необходимости можно приме<нить две или более термопар, сое<диненных последов(1з> тельно и размещенных соответству!ощпм Образом.

Предмет изобретсния

Датчик температуры, содержащий термопару и чувствительный элемент термометра

40 сопротивления, размещенные в общей защитной арматуре, огличп(ощийся тем, что, с целью повьlшс;и!я точ пос! и из мсрс(п!!! и пОппж III III инерционности, Опай термо<пары размещен Il части арматуры с минимальной топловой инерционностью и удаленной от основной ее массы, а холодные концы термопары размещены внутри осн<нвной массы арматуры в непосредственной близости от чувствительного элемента термометра сопротивления, причем один .вывод термопары соединен с выводом термо50 мстра сопротивления, А -4

Фиг. 1

С.>ставигель Дубсон

Тскрсд Л. Я. Левина корректор А. П. Васильева

1 спактор Антропова

3 а горская типограф I

Заказ 6069 I Hðàæ 480 I1îпписиос

111111ИП11 Комi>òñòà по дслаги изобретений и (гпкрьпий при Совсг< I«:ик роз СОЗ.

Москва, Ж-ЗГ>, Раушскал иаб., д, 4. оа