Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕШЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее ., . сдвоениый камертон с полыми ветвями, запелненными двумя несмешивающимися тepмoмeтpичecки ш жидкостями с различной плотностыЬ и границей раздела в средней части ветвей камертона, сбор . НИКИ термометрической жидкости, вьшолнениые в виде сильфонов, установленные в основаниях камертона и размещенные в герметичных камерах, сообщающихся через капилляр с термобгшлонами-, заполненными инертным газом, систему возбуждения колебаний камертона и систему регистрации, отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в устройство дополнительно введен второй камертон, имеющий общие с первым основания и ветви, расположенные в плоскобти , перпендикулярной плоскости ветвей первого камертона, причем ветри обоих камертонов выполнень эллиптического се чения и их большие оси параллельны (Л друг другу.

COl03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.„М „„1052888

А дц Q 01 К 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3256519/18-10

{22) 02.03.81 (46) 07. 11. 83. Бюл. № 41

{72) Ю. К. Тараненко (53} 536.531 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

34 681333, кл. G 01 K 7/32, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке M 2775842/18-10, 07, 06. 79 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ

НИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее, сдвоенный камертон с полыми ветвями, запелненными двумя несмешивающимися термометрическими жидкостями с различной плотностью и границей раздела в средней части ветвей камертона, сбор. ники термометрической жидкости, выполненные в виде сильфонов, установленные в основаниях камертона и размещенные в герметичных камерах, сообщающихся через капилляр с термобаллонами., заполненными инертным газом, систему возбуждения колебаний камертона и систему регистрации, о т л и ч а ю щ e eс я тем, что, с целью повышения чувст вительности и точности измерений, в устройство дополнительно введен второй камертон, имеющий общие с первым основания и ветви, расположенные в плоскооти, перпендикулярной плоскости ветвей первого камертона, причем ветви обоих

С2 камертонов выполнены эллиптического се - g чения и их большие оси параллельны друг другу

1052888

Изобретение относится к термометрии и может найти применение в устройствах контроля и измерений, Известно устройство для иамерения температуры, содержащее Одинарный трубчатый камертон, заполненный двумя несмешивающимися жидкостями, сборник жидкости, выполненный в виде сильфона и сообщающийся с основаниями камертона, систему возбуждения и съема коле- О баний, цепь обратной связи, выполненную в виде последовательно соединенных гене " ратора опорной частоты, смесителя частот, фильтра ниаких частот, интегрируюutего дискретно-аналогового преобразова- 15 теля, пропорционального преобразователя сичы, шток которого связан со сборником термометрической жидкости с, 1 3

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные ?О возможности, так как устройство не

- ккозволяет производить измерения разности температур. Кроме этого, малая девиация частоты колебаний сни2кает чувствительность устрОйствае

7»

Наиболее близким к изобретекттьцо является устройство для намерения температуры, содержащее сдвоенный ка-:

MGpToH с полыми ветвями, заполненными -„,o двумя несмешивающимися термометркткеоКИМИ жИДКОСтЯМИ С РааЛИЧЦой ПЛОТКтоствтО и границей раздела D срсдней I Bc т и ВОТ вей камертона. Сборники термометртс кеской жидкости, вьполненные в виде сильфонов, установленные в Основаниях ка= мертона и размещенные B герметичнътх камерах, сообниющихся через капилляр с термобаллонами, заполненными инерт- ным газом, систему возбу2кцения коль баний камертона и систему регистра= ции (2J..

Недостатками такого устройства являются существенно нелинейная харак=

Л теристика преобразования разности тем=ператур в частоту, а также позиционная ошибка, вызванная изменением давления гидростатического столба жидкости при измснении ориентации камертона в прост-гр ранстве, Кроме того, устройство характеризуется низкой чувствительностью, обусловленной круглым сечоттктем ветви камер кона. Дгкя повышения чувствител .. ности необходимо уменьшать толщину т

< Te»mI ветви камекзтоца, что ограничи= вает диалазон измеряемых температур, так как допустимое давление в трубке ветви камертона. зависит От ее толщины, Бель изобретения — повышение чувс жгге,ттьцости и то кности намерений.

Поставленна цель достигается тем. что в устройство для измерен:- :",. Теь =ПЕратурЫ, СОдЕржащЕЕ СДВт Е-.т2ты2т КаМЕртон с полыми Ветвями,, запОлненный дв мя

НтЕСМЕШИВаКОЩИМИСЯ тЕРМОМЕтоИЧЕСКИМИ

2 сидкост ями с разл и -!ной пл з Гност ью и граттицей раздела в средней части вк.= вей камертона, сборники термометричес,Котй жИдКОСтИ, ВЫПОЛНЕННЫЕ В Вида СИЛЬфонов, установленные в основаниязс камертона и размещенные в герметичных камерах, сообщающихся через -B;-с илляр термобаллонами аапотцке" - -тми тн;эрт= пыт газом,. систему воаоу>кдени::.: "oitе= баний камертона и систему реi i còpåuëè, дополнительно введен второ т каме 2TQH., НМЕЮщнй ОбщИЕ С ПЕРВЫМ ОСН:..—::ацтця И ветви, расположенные в:тктоск 2ст;.I, ПЭРПЕНДИКУЛЯРНОй ПЛОСКОСТИ ВЕт,: Ейт ПЕРрого камертона, причем ветви оооих

КаМЕРтОНОВ ВЫПОЛНЕНЫ Элцткпттн-. ЕСКОГО

Со=тецця ти ИХ бОЛЬШИЕ ОСИ Iiара-.,-тзлт Н К грут- друГу

Такое выполнение позволяет Iioвысить -iуВСтВИтЕЛЬцОСТЬ ИЗМЕра. ::Итт, ТИК IIBK юмент инерции ветвей эллз=тичес-..:ого сечения при колебании .:х О носител= кю малой Оси сечения в нес:колькс раз больше,, чем у круглой ветви с; т.-й же площадью Отверстия в сече-Itive» -- О же время момент инерции вет -:;ей второго .тамертона при колебании их Отцосител . цо большой Оси сечения в це колько DBG меньше, чем у трубки круглого с.ечэния.

Следовательно, чувствительность к и менению температуры возрастает,,нес— мотря I:.а вычитания частот камертонов B дифференциальной схеме, При этом оба

КаМЕртоца ОбпадаЮт ОдИНаКОВОй Ч тВСтВИтельностью к неинформативным парамет рам, действия которых взаимокомпенс == руются в дифференциальной схеме, На фиг. 1 показано устро.. ::ство, общий вид; на фиг, 2 — разрез Л-A на фиг. 1.

Устройство содер2кит корпус i., B гер метичных отсеках которого установлены

СИЛЬфОНЬт 2 И 3 ааПОЛНЕтПКЫЕ ТЕРМОМЕК рттттЕСКИМИ 2хт; f;Коттями «» реал, |нойт Ктттот ностью, граница 4 раздела которых находится в средней. части термочувствитель.ного элемента. Г оследний выполнен в виде двух сдвоенных камертонов 5 и 8, имеющих общие основания 7 и 8 и ветви 9 и 10, расположенные в Однай плоскости, перпендикулярной плоскости ветвей 1 3 и 2 другого камертОна. Все

1052888

45

50 ветви выполнены из трубок эллиптичен>кого сечения, большая ось а и малая ось з которого для всех камертон :в =-..;-ответственно параллельны, / ля возбуж-= дения колебаний первого камертона .:м дусмотрен возбудитель " 3 колебаний и приемник 14 колебаний, включенный в цепь усилителя 15. Для возбуждения колебаний второго камертона предусмотрен возбудитель 16 колебаний и.приемник 17 колебаний, включенные в цепь усилителя 18 по обычной автогенераторной схема, Выходы систем возбуждения колебаний обоих камертонов включены ,на вход д,, ференциальной измерительной схем=а, состоящей из последовательно включенных смесителя 19 ас тот, филь|ра 20 низких частот и частотомер.: 2", Заполняющие камертон жидкости мо. -",ò быть термометрачес.. ми, тогда сборники эти; жидкостей входят B непосредственный ко такт с измеряемыми средаьли, Однако с целью повышения чувствительности внутренние полости отсеков 22 и 23 корпуса, в которых установлены сильфоны, сообшаютс я через капилляры 24 и 25 с термобаллонами 26 и 27, заполненными, например, инертным газом (азотом), Устройство работает следующим об*разом.

Термобаллопы 26 и 27 помещаются в точки объекта измерения с различными температурамч. Если, например, температура термобаллона 28 больше, . то дав-ление газа в полости 22 больше, чем в полости 23. B результате этого сильфон 2 сжимается, вытесняя одну из жидкостей в ветви камертонов 5 и 6, при этом вторая жидкость вытесняется из ветвей камертона в сильфон 3, Если масса первой жидкости на единицу объема, т. е. ее массовая плотность больше, чем у второй жидкости, то массы ветвей обоих камертонов возрастают.

При этом ветви 9 и 10 камертона 5 с. помощью приемника 14 колебаний, уси« лителя 15 и возбудителя 13 приводятся в режим автоколебаний и их частота уменьшается. Чувствительность к изменению массы у ветвей 9 и 10 высока, так как ось их колебаний проходит ч.рез малую ось 1о эллиптического се:=ния ветвей. Возрастает также масса вв.вей камертона 6, однако ветви 11 и 12 этого камертона имеют меньший, чем у, в твей = .: 10 омент инерции сечения, так хак ось и= колебаний проходит через ось О: сечения. Поэтому частота колебаний камертона 6 практически не изменяется с увеличением массы ветви. Камер ..он 6 с цомощью элементов 13, 14

z 3.5 возбуждается аналогично каме тону 5,,и разность частот колебаний обоих;::ертонов вь.деляется в смесителе 21, фильтре 20 и измеряется частотомером 21, проградуированным в единицах измеряемой разности температур.

При работе устройства на камертоны 5 и 6 влияют также неинформативныв

-.::.-кваме-,р . такн"- как изменения модуля 3 :р;угости материала камертона изме":=-.,;;=. давления -аполняющих камерто:;-, . ЕРМОМЕтРИЧЕСКИХ жИДКОСтЕй, ИЗМЕ-;ения пространственной ориентации датчика, . :::з:,«"å.låíê÷ этих параметров вызывает одинаковые уходы частот камертонов 5 и 6, ко" îðûå взаимокомпенсируются в смесителе 19. Поэтому выходной чаототный сигнал зависит только от измеряемой разности температ3р. Выбором соотношений осей а и Ь можно добиться необходимой чувствительности к температуре при .заданной площади отверстия ветви„-Та -:увств., тельность больше, чем чувствительность круглой трубки даже при оптимальной толщине ее стенки.

Возможен вариaíò выполнения усч ройствв., когда общее основание камертонОВ заполнено Одинаковыми жидкОО

35 тями, а сборники -ермометрической жид кости расположены на дв) х других 00» нованиях.

Изобретение в:;годно отличается от целого класса измерителей температуры, основанных на преобразовании температуры в . астоту колебаний путем изменения массы резонатора за счет расширения запо;-.я.оших его термометрических жидкостей, так как в предлагаемом ус ройстве резонатор выполнен в виде двух сдвоенных камертонов, имеющих ветви эллиптического сечения, что позволяет увеличить чувствительность и, вычитая частоты камертонов в смесителе, скомпенсировать влияние неинформативных параметров, При этом устройство может работать в условиях ускорений, вибраций, изменений ориентации в пространстве.

1052888

Подписное

Заказ 8846/36 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д, 4/5

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

Составитель 10. Андриянов

Редактор H. Безродная Техред М.Надь Корректор В. Гирняк