RU2670355C1 - Устройство для измерения температуры - Google Patents
Устройство для измерения температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670355C1 RU2670355C1 RU2017144194A RU2017144194A RU2670355C1 RU 2670355 C1 RU2670355 C1 RU 2670355C1 RU 2017144194 A RU2017144194 A RU 2017144194A RU 2017144194 A RU2017144194 A RU 2017144194A RU 2670355 C1 RU2670355 C1 RU 2670355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- microwave generator
- amplifier
- frequency
- varactor
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/32—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Устройство для измерения температуры относится к области информационно-измерительной техники. Заявлено устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты. Причем в качестве усилителя служит магнитный усилитель, а выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя. Рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением. Выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, а второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока. Выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты. Технический результат - повышение точности измерения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике измерения физических параметров, в частности, для измерения температуры объектов и может быть использовано для управления технологическими процессами в металлургической промышленности.
Известно устройство для измерения температуры вращающегося объекта с помощью объемного резонатора (см. В.А. Викторов, Б.В. Лункин, А.С. Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических параметров. - М.: Энегоатомиздат, 1989, 190 стр.). Чувствительным элементом в этом устройстве служит объемный СВЧ резонатор, изготовленный из материала с большим коэффициентом теплового расширения, например, алюминия. Резонатор размещается непосредственно на контролируемом объекте. Устройство помимо резонатора содержит передающую и приемную антенны, СВЧ генератор для возбуждения резонатора, усилитель, блок сравнения частот и регистратор. При изменении температуры объекта и резонатора изменяются геометрические размеры последнего и, следовательно, для изменения его резонансной частоты Δf можно записать
Δf=fα/(1-αt),
где α - коэффициент линейного расширения материала резонатора, t - температура объекта, f - резонансная частота резонатора. Отсюда видно, что по изменению резлнансной частоты резонатора можно судить об изменении температуры объекта.
К недостатку этого известного устройства можно отнести нестабильность электромагнитного сигнала при его распространении от предающей антенны до резонатора и от резонатора до приемной антенны из-за влияния внешних помех.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип измеритель температуры непосредственных отсчетов (см. RU 2017088 С1, 30.07.1994), содержащий термопару, подключенную к входам первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом суммирующего усилителя. Второй вход суммирующего усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, один вход которого соединен с датчиком температуры, а второй - с выходом источника опорного напряжения, выполненного на транзисторах, резисторах и третьем дифференциальном усилителе. В этом устройстве по выходному напряжению суммирующего усилителя измеряют температуру контролируемой среды.
Недостатком этого известного устройства можно считать низку точность из-за нестабильности амплитуды выходного напряжения суммирующего усилителя, связанной с температурными влияниями на транзисторы и резисторы источника опорного напряжения.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения температуры.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты, в качестве усилителя служит магнитный усилитель, причем выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя, рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением, выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока, выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, определение изменения частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты дает возможность измерить температуру объекта частотой.
Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу измерения температуры на основе определения частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Данное устройство содержит чувствительный элемент 1, источник переменного тока 2, магнитный усилитель 3, выпрямитель с регулируемым напряжением 4, микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты 5, источник постоянного тока 6 и измеритель частоты 7.
Устройство работает следующим образом. Термопара 1 (чувствительный элемент) припаивается к объекту, температура которого измеряется (объект на рисунке не показан). При нагревании (охлаждении) объекта термопара вырабатывает термоЭДС, величина которой зависит от состава проводников, образующих термопару, и разности температур рабочего и свободного концов термопары. После этого сигнал (постоянный) термопары поступает на обмотку управления магнитного усилителя 3. В данном случае данный магнитный усилитель состоит из обмотки управления и рабочей обмотки, соединенной последовательно с нагрузкой (выпрямителем с регулируемым напряжением 4), и подведено к ней переменное напряжение от источника переменного тока 2. По принципу работы магнитного усилителя, представляющего собой дроссель насыщения, при протекании постоянного тока управления Iy в обмотке управления, реактивное индуктивное сопротивление рабочей обмотки за счет изменения магнитной проницаемости сердечника, резко уменьшается, что приведет к увеличению тока Iн, протекающего через рабочую обмотку и выпрямитель 4 (нагрузку). В рассматриваемом случае, так как нагрузка и рабочая обмотка магнитного усилителя питаются от источника переменного тока, то усиленный сигнал на нагрузке будет зависеть от тока Iy, величины выходного сигнала источника переменного тока Uc и активных сопротивлений и индуктивности соответственно нагрузки и дросселя. Отсюда можно заключить, что при постоянной величине Uc, изменением Iy в обмотке управления магнитного усилителя (изменение активных сопротивлений и индуктивности нагрузи и дросселя), можно обеспечить управление переменным напряжением на нагрузке, т.е. на входе выпрямителя. Следовательно, в данном случае получаем, что выходной сигнал выпрямителя с регулируемым напряжением, благодаря преобразованию магнитным усилителем термоЭДС термопары, может быть использован для последующего преобразования. В силу этого в данном техническом решении, с выхода выпрямителя с регулируемым напряжением сигнал подают на первое плечо (варактор) микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты 5. Предварительно для генерирования электромагнитных колебаний микроволновым генератором, его второе плечо подключают к выходу источника постоянного тока 6. Для фиксации электромагнитных колебаний выходной сигнал генератора подают на вход измерителя частоты 7.
При наличии температуры объекта контроля окружающей среды, с помощью выпрямителя с регулируемым напряжением, устанавливают на входе варактора микроволнового генератора нулевое напряжение и фиксируют частоту микроволнового генератора измерителем частоты. Обозначим эту частоту fo. При нагревании объекта величина термоЭДС чувствительного элемента увеличится. В данном случае пропорционально увеличится и напряжение на варакторе микроволнового генератора, что приведет в свою очередь перестройку по частоте генератора, т.е. увеличение его частоты. Обозначим эту частоту ft. В силу этого по разности частот ft-fo можно определить изменение температуры объекта при его нагревании от температуры окружающей среды до какого-нибудь ее значения. Здесь принимается, что ft>fo (увеличение напряжения на варакторе приводит к увеличению частоты генератора). При охлаждении объекта (уменьшение напряжения на варакторе), наоборот уменьшится частота генератора. Отсюда вытекает, что измерение частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты при его перестройке, обусловливает произвести измерение текущего значения температуры объекта частотой микроволнового генератора.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении измерение частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, при его частотной перестройке, дает возможность измерить температуру объекта с повышением точности измерения.
Предлагаемое устройство успешно может быть использовано в различных областях науки и техники в том числе, в металлургической промышленности. Преимуществом данного устройства по сравнению с аналогичными устройствами можно считать возможность передачи частотного сигнала о температуре на расстоянии.
Claims (1)
- Устройство для имерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, отличающееся тем, что в него введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты, при этом усилитель выполнен магнитным, причем выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя, рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением, выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока, а выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144194A RU2670355C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Устройство для измерения температуры |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144194A RU2670355C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Устройство для измерения температуры |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670355C1 true RU2670355C1 (ru) | 2018-10-22 |
Family
ID=63923462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017144194A RU2670355C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Устройство для измерения температуры |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670355C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715496C1 (ru) * | 2019-08-02 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | СВЧ - мостовой измеритель температуры |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU958876A1 (ru) * | 1981-02-24 | 1982-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Приборостроения "Госкомгидромта" | Устройство дл измерени неэлектрических величин |
SU1571427A1 (ru) * | 1987-12-04 | 1990-06-15 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Цифровой термометр |
RU2017088C1 (ru) * | 1991-03-21 | 1994-07-30 | Акционерное общество открытого типа "Завод им.В.А.Дегтярева" | Измеритель температуры с непосредственным отсчетом |
RU2475713C1 (ru) * | 2011-09-28 | 2013-02-20 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное Производственное Объединение Технического Комплектования "Технокомплект" | Устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением |
RU2495390C1 (ru) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Артур Игоревич Гулин | Способ измерения средней температуры неоднородной среды и устройство для его осуществления |
US20150168314A1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-06-18 | 3R Valo, société en commandite | Microwave resonator sensor and associated methods of sensing |
-
2017
- 2017-12-18 RU RU2017144194A patent/RU2670355C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU958876A1 (ru) * | 1981-02-24 | 1982-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Приборостроения "Госкомгидромта" | Устройство дл измерени неэлектрических величин |
SU1571427A1 (ru) * | 1987-12-04 | 1990-06-15 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Цифровой термометр |
RU2017088C1 (ru) * | 1991-03-21 | 1994-07-30 | Акционерное общество открытого типа "Завод им.В.А.Дегтярева" | Измеритель температуры с непосредственным отсчетом |
RU2475713C1 (ru) * | 2011-09-28 | 2013-02-20 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное Производственное Объединение Технического Комплектования "Технокомплект" | Устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением |
RU2495390C1 (ru) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Артур Игоревич Гулин | Способ измерения средней температуры неоднородной среды и устройство для его осуществления |
US20150168314A1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-06-18 | 3R Valo, société en commandite | Microwave resonator sensor and associated methods of sensing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715496C1 (ru) * | 2019-08-02 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | СВЧ - мостовой измеритель температуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4095469A (en) | Temperature measuring apparatus | |
US4160204A (en) | Non-contact distance measurement system | |
KR20180040144A (ko) | 측정 변수를 측정하기 위한 디바이스 | |
US2985018A (en) | Vibration wave distance measuring device | |
JPH09501492A (ja) | 物体の変位を測定する方法と装置および電気信号の線型化装置 | |
RU2670355C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
GB2054867A (en) | Eddy-current distance measuring apparatus | |
JPS5829468B2 (ja) | カンノウインピ−ダンスソシ オ シヨウスル ソクテイソウチ | |
CN113826954A (zh) | 一种非接触式的温度检测电路及电子烟 | |
US5376880A (en) | Method and apparatus for measuring the average power in an electric signal | |
RU2656023C1 (ru) | Способ определения длины протяженного металлического изделия | |
AU5261101A (en) | Instrument for noncontact measurement of physical property | |
RU2656021C1 (ru) | Устройство для измерения длины протяженного металлического изделия | |
RU2163350C2 (ru) | Измеритель линейных перемещений | |
RU2654911C1 (ru) | Устройство для измерения малых значений токов | |
US3525931A (en) | Radio frequency apparatus for measurement of plasma conductivity | |
RU2715496C1 (ru) | СВЧ - мостовой измеритель температуры | |
RU2332658C1 (ru) | Устройство для измерения толщины диэлектрического покрытия | |
RU2528031C2 (ru) | Способ измерения термодинамической температуры | |
RU2787070C1 (ru) | Способ измерения длины металлической трубы | |
JP2001083223A (ja) | 磁力計 | |
RU2747916C1 (ru) | Способ вихретокового измерения физико-механических параметров | |
RU2656016C1 (ru) | Способ измерения длины протяженного металлического изделия | |
RU2184931C2 (ru) | Вихретоковый способ двухчастотного контроля изделий | |
SU160594A1 (ru) |