Электроизмерительный прибор

 

Союз Советскмк

Сецмапмстмческма

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 24,06.79 (21) 2814235/18-21 (5! )М. Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 01 R 19/00

ВеударстаанныН квинтет

СССР не делам наайретеннй н открытий (53) УДК 621.

° 317.7 (088. 8) Опубликовано 30.05.82. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30.05.82 (72) Автор изобретения

К.И. Цайреф

t .7 ит ут7 енино ., Кишиневский научно-исследовательский ин элек троп риборос троения . научно- прои зводс объединения "Иикропровод" (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОИЗИЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Изооретение относится к электро.измерительной технике и предназначено для использования при контроле электрического тока либо других функционально связанных с ним физических величин, Известно электротепловое устройст" во для измерения тока и напряжения, выполненное на основе проводника, по которому пропускается электрический ток, и измерителя температуры нагрева проводника il 1.

Основной недостаток данного устройства связан с низкой точностью измерения, обусловленной накоплением погрешностей при многократном преобразовании энергии, а также сложностью достоверной регистрации температуры.

Кроме того, известное устройство характеризуется значительной инерционностью, существенными габаритами и весом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

АНИЕ „„,электроизмерительный прибор, содержащий подключенный к токовводам чувствительный элемент, в качестве которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечным сече" нием, выполненный в виде плоского проводника треугольной формы, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность электронагревателя, отто счетную шкалу, воспроизведенную на стекле, расположенном поверх термо" индикаторного покрытия на слюдяных прокладках (2g.

К недостаткам известного устройстl5 ва относятся малая чувствительность, ° низкая точность и невысокое быстродействие. Иалая чувствительность обусловлена тем, что теплообмен между наиболее и наименее нагретыми частями электронагревателя осуществляется не.только по телу самого чувствительного элемента, Но и в равной мере через другие детали, имеющие с электронагревателем прямой контакт, вследст3 9324 вие чего имеет место значительное снижение температурного градиента по длине чувствительного элемента. Низкая точность вызвана дестабилизирующим влиянием потоков воздуха на темпера- туру нагрева теплонагревателя, которое особенно заметно проявляется вследствие ярко выраженной неравномерности величины тока.по поперечному сечению из-за малого соотношения дли- ip ны рабочей части электронагревателя к периметру его наибольшего поперечного сечения. Наконец, невысокое быстродействие связано с тем, что постоянная времени нагрева чувствительного элемента определяется тепловой инерцией:не только собственно электронагревателя, но и собранных с ним в единый монолит платы, слюдяных прокладок и стекла.

Цель изобретения - повышение чувствительности,точности и быстродействия подобного измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что электроизмерительный прибор, содержащий подключенный к токовводам чувствительный элемент, в качестве которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечным сечением, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность .электронагревателя, отсчетную шкалу, снабжен герметичным цилиндрическим баллоном из прозрачного магериала и передвижным трубчатым кожухом с продольным вырезом, охватывающим тело

3S баллона по всей его длине, токовводы установлены по торцам баллона, а отсчетная шкала воспроизведена на внутренней поверхности кожуха, обращен40 ной к вырезу, электронагреватель выполнен в виде одиночного натянутого по прямой линии проводника, один конец.которого прикреплен к соответствующему токовводу жестко, а другой - . с помощью упругого элемента, причем

45 длина рабочей части Р> электронагревателя;и периметр Р,„.его наибольшего . поперечного сечения связаны соотношением — Ъ1О е>

Рм

На чертеже представлен один из вариантов предлагаемого электроизмерительного прибора, общий вид.

Устройство содержит цилиндричес55 кий стеклянный баллон 1, внутри которого размещен резистивный электронагреватель 2, выполненный в виде отрез16 4 ка микропровода с непрерывно изменяющимся по длине по определенному закону поперечным сечением. В зависимости от характера решаемой технической задачи внутренняя полость баллона 1 может быть отвакуумирована или заполнена какой-либо средой. На боковую поверхность электронагревателя 2 нанесено обратимое термоиндикаторное (люминесцентное} покрытие с критической температурой контрастного цветового перехода в пределах температуры нагрева электронагревателя 2 протекающим через него электрическим током.

Отсчетная шкала 3 прибора воспроизведена непосредственно на внутренней поверхности трубчатого кожуха 4, охватывающего баллон 1 и установленного с возможностью перемещения относительно продольной оси последнего.

Если, например, сопротивление электронагревателя 2 изменяется по длине обратно пропорционально квадрату тока, то шкала 3 может быть выполнена линейной. Поднес электронагревателя

2, с целью исключения. его провисания вследствие теплового удлинения при протекании через него электрического токв, осуществляется с помощью упругого элемента (натяжкой компенсационной микропружины) 5, второй конец которого подключен к токовводу 6.

Перемещением кожуха 4 относительно баллона 1 представляется возможным регулировать начальную точку шкалы прибора. После регулировки положение кожуха 4 фиксируется в двух местах с помощью специального клея (замазки), заполняющего предусмотренные для этой цели отверстия 7 в кожухе 4, используемые также для пломбировки устройства.

Принцип действия и механизм функционирования прибора состоит в следующем.

Закон распределения температуры по длине резистивного электронагревателя 2 при протекании через него измеряемого электрического тока представляет в данном случае монотонно убывающую функцию линейной координаты X.

Критическое поперечное сечение электронагревателя 2 с линейной координатой Х<Р, температура нагрева непосредственно у которого при протекании измеряемого электрического тока равна значению критической температуры Т1 р термоиндикаторного покрытия, разграничивает рабочий участок электронагре5 9324 вателя 2 на две окрашенные в различные цвета (или оттенки) примыкающие друг к другу эоны. Температура нагрева поверхности электронаrpевателя

2 в пределах первой зоны заведомо выше, а второй эоны — ниже, чем критическая температура Т Р термоиндикаторного покрытия. При прочих равных условиях величина протекающего через электронагреватель 2 тока однозначно 1ф определяет закон распределения температуры нагрева поверхности по его длине, расположение и протяженность обеих цветовых зон и, следовательно, положение разделяющей их поперечной ли- 1 нии контрастного цветового перехода.

Изменение величины протекающего через электронагреватель 2 тока неиз.бежно деформирует кривую распределения температуры по его длине, изменя- ет длину цветовых зон, вызывает соответствующее смещение поперечной линии контрастного цветового перехода.

При увеличении протекающего через электронагреватель 2 тока длина первой (более окрашенной) эоны возрастает, а длина второй (менее окрашенной) зоны соответственно уменьшается; При уменьшении тока изменение протяженности двух зон происходит в противоположную сторону.

Таким образом, по длине цветовых зон, расположению поперечной линии контрастного цветового перехода представляется возможным судить о велиЗЗ чине измеряемого электрического тока.

Если через электронагреватель 2 электрический ток не протекает или его величина заведомо меньше минимального значения диапазона измерений, вся поверхность рабочей части электронагревателя 2 окрашена в цвет второй зоны. При протекании же через электронагреватель 2 электрического тока величина которого заведомо преЭ

4$ вышает наибольшее значение диапазона измерений, вся поверхность рабочей части электронагревателя 2 оказывается окрашенной в цвет первой зоны.

Теоретические расчеты и экспериментальные исследования показывают, 5/i что именно при соотношении - рм

16 6 обеспечивается приемлемая точность и удовлетворительное потребление прибора. Для улучшения видимости при снятии отсчета может быть предусмотрена увеличительная линза, выполненная в комплекте со стеклянной стенкой баллона 1.

Использование в предлагаемом устройстве обратимого цветоиндикаторного покрытия обеспечивает возможность многократного использования данного прибора.

Формула изобретения

Электроизмерительный прибор, содержащий поДключенный к токовводам чувствительный элемент, в качестве которого использован электронагреватель с переменным по длине поперечньь: сечением, термоиндикаторное покрытие, нанесенное на поверхность электронагревателя, отсчетную шкалу, о т л ич а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и быстродействия, он снабжен герметичным цилиндрическим баллоном из, прозрачного материала и подвижным трубчатым кожухом с пРодольным вырезом, охватывающим тело баллона по всей его длине, токовводы установлены по торцам баллона, а отсчетная шкала воспроизведена иа внутренней поверхности кожуха, обращенной к вырезу, электронагреватель выполнен в виде одиночного натянутого по прямой линии проводника, один конец которого прикреплен к соответствующему токовводу жестко, а другой - с помощью упругого элемента, причем длина рабочей части Рр электронагревателя и периметр Ры его наибольшего поперечного сечения связаны соотношением 10.

Р1я

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Туричин А.И, Электрические измерения. И.-Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 154- 155.

2. Авторское свидетельство СССР.

0 423057, кл. G 01 R 19/00, 1972.

932416

Заказ 3776/65

Тираж 719 Подписное

ВНИИЯИ Государственного комитета СCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Морозов

Редактор В. Пилипенко Техред Е. Харитончик Корректор С. Шекмар