SU1530940A1 - Устройство дл измерени температуры поверхности ферромагнитных тел - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при определении температур поверхности ферромагнитных тел. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  температуры за счет исключени  вли ни  воздушного зазора между ферромагнитным телом и детектирующей катушкой. Увеличение температуры поверхности тела приведет к уменьшению магнитной проницаемости тела, что вызовет изменение сигнала на выходе блока 16 вычислени  квадрата тангенса угла между магнитными потоками в ферромагнитном теле и в измерительной обмотке 13 балластной катушки 11. Это вызовет уменьшение тока подмагничивани  в подмагничивающей обмотке 10, что приведет к увеличению магнитной проницаемости материала ферромагнитного тела. Уменьшение тока подмагничивани  будет происходить до тех пор, пока величина обобщенного параметра не будет равна начальной, заданной в режиме настройки задатчиком напр жени  1. Сигнал на выходе блока 16 вычислени  квадрата тангенса угла формируетс  с учетом степени заполнени  измерительной обмотки контролируемым телом. 2 ил.

Description

ел

оо

о

QD 4

Изобретение относитс  к температурным измерени м, точнее к устройствам дл  измерени  температуры с использованием магнитных элементов, магнитна  проницаемость которых зависит от температуры, и может быть использовано при определении температур поверхности ферромагнитных тел, например, при контроле в процес- се проведени  технологического процесса .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры за счет исключени  вли ни  воздушного зазора между ферромагнитным телом и детектирующей катушкой.

На фиг. 1 изображена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема блока вычислени  квадра- та тангенса угла Ц.

Устройство дл  измерени  температуры поверхности ферромагнитных тел содержит первьм задатчик напр жени , первьй сумматор 2, интегратор 3, ключ 4 с одним подвижным и двум  неподвижными контактами, дифференциальный усилитель 5, второй задатчик 6 напр жени , детектирующую катушку 7, состо шук) из возбуждающей 8, из- мерительной 9 и подмагничивающей 10 обмоток, балластную катушку 11, состо щую из возбуждающей 12 и измерительной 13 обмоток, генератор 1А, второй сумматор 15 и блок 6 вычислени  квадрата тангеттса угла ( между магнитными потоками в ферромагнитном теле и в измерительной обмотке 13 балластной катушки 11.

Блок 16 вычислени  квадрата тан

генса угла Cf может быть вьтолнен по схеме, приведенной на фиг. 2. Он содержит три амплитудных детектора 17-19, восемь умножителей 20-26, два сумматора 27 и 28, шесть вычитающих устройств 29-34, делительное устройство 35 и переменный резистор 36.

Устройство работает следующим образом .

Сначал а провод т настройку устрой- ства. В этом режиме ключ 4 находитс  в положении Н. Ток обмотки 10 подмаг- ничивани  имеет максимальное значение , он устанавливаетс  задатчиком 6 напр жени . Ферромагнитное тело.

имеющее начальную температуру, помещают в детектирующую катушку 7. При этом на выходе блока 16 вычислени  квадрата тангенса угла Lp формируетс 

сигнал, пропорциональный квадрату тангенса угла ef при начальной температуре контролируемого тела. Значение этого сигнала может быть определено по формуле

г 2Ек()-()-Е1 ,,. tgCf ---j2-------,I-g,-j,(,)

где Е ,Е - соответственно амплитуда ЭДС на выходах обмоток 9 и 13; ,; R /R - коэффициент заполнени 

измерительной обмотки телом; R - радиус контролируемого

тела;

RK - радиус измерительной обмотки 9.

Задатчиком 1 напр жени  устанавливаетс  на выходе сумматора 2 нулевой сигнал (контроль напр жени  на выходе сумматора 2 может быть осуществлен, например, с помощью вольтметра, который на фиг. 1 не показан). При этом задатчик 1 напр жени  фиксирует начальный угол сдвига фаз между магнитными потоками в теле и вне его, который соответствует определенному значению обобщенного параметра Зс

R |-jCO (l(,

.

То

(2)

где Ср - частота генератора; |Ua - магнитна  проницаемость при

° начальной температуре; G - удельна  электропроводность

тела при начальной температуре .

Глубина проникновени  l электромагнитного пол  в тело при начальной температуре вычисл етс  по формуле

1

P GTo l OTo

(3)

В режиме измерени  ключ 4 находитс  в положении Р. Увеличение температуры поверхности тела приводит к уменьшению удельной проводимости материала тела и его магнитной проницаемости , а следовательно, и изменению величины обобщенного параметра.

Чтобы величина обобщенного параметра и глубина проникновени  электромагнитного пол  в теле остались неизменными , необходимо увеличить магнитную проницаемость тела за счет уменьшени  тока подмагничивани . Если температура тела увеличитс  от темпера

туры Тд до температуры Т,, то это приведет к уменьшению удельной прово димости материала Ферромагнитного тела от величины GT, и магнитной проницаемости OTIUQ вызовет меньшение обобщенного параметра до X, и увеличение глубины проникновени электромагнитного пол  до U,.

Изменение температуры вызовет изм нение угла ц сдвига фаз между магнитными потоками в теле и вне его. На выходе блока 16 вычислени  квадрата т ангенса угла ср изменитс  напр жение а на выходе сумматора 2 по витс  напр жение , не равное нулю. Это в свою очередь вызовет рост напр жени  на выходе интегратора 3 и на инвертирующем входе дифференциального усилител  5, следовательно, уменьшитс  напр жение на обмотке 10 подмагничива- ни .

Уменьшение тока подмагничивани  вызовет увеличение магнитной проницаемости материала ферромагнитного тела. Уменьшение тока подмагничивани  будет происходить до тех пор, пока величина обобщенного параметра X не будет равна начальной Х, заданной в режиме настройки.

Причем из равенства , следует что UoiT G |Ьат, Ст const, а это означает равенство глубины проникновени электромагнитного пол  в тело (u,o) т.е. с изменением температуры поверхности тела температура глубинных слоев тела не вли ет на результат измерени .

О величине измер емой теьшературы можно судить по величине тока в об- 1«1тке подмагничивани  или по величине выходного напр жени  дифференциального усилител  5. Точное соответствие между выходным сигналом усилител  5 и измер емой температурой может быть установлено путем предварительной калибровки устройства (по встроенному в контролируемое тело датчику температуры).

Блок 16 вычислени  квадрата тангенса угла tf работает следующим образом .

На входы умножителей 20-22 посту

пают сигналы Ер, ЕК, ДЕ с выходов амплитудных детекторов 17-19, на входы которых поступают сигналы с выходов обмоток 9, 13 и сумматора 15 соответственно . С выходов умножителей сигналы поступают на входы сумматоров

д

27, 28 и вычитающее устройство 29,

на выходе которого формируетс  сигнал .,2 ч Ер-йЕ .

На выходе умножител  23 формируетс  сигнал (Fp-bE ) , умножител  24 - 2Ец(Ер+йЕ ), вычитающего устройства

32- 2Е()-() , умножител  25 - ЕК, вычитающего устройства

33- 2Е Е +йЕЪ-(.

На выходе подстроечного резистора 36, который необходим дл  компенсации вли ни  воздушного зазора, формируетс  сигнал . На выходе вычи- тающего устройства 30 формируетс  сигнал Е.,(1-2), на выходе вычитаюГ . П

Claims (1)

1. щего устройства 31 - -(1-22), на выходе вычитающего устройства 34 - Е -(1-22)Ец-ЬЕ J, на выходе умножител  26 - Ep-(l-2) на выходе делительного устройства 35 получают сигнал, равный tp, ( в соответствии с формулой (1). Формула изобретени 

   25

   5

   5

   0

   5

   0

   Устройство дл  измерени  температуры поверхности ферромагнитных тел, coдepжap ee первьй сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика напр жени , а выход подключен к входу интегратора, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго задатчика напр жени , а инвертирующий вход соединен с подвижным контактом ключа,первый неподвижный контакт которого подключен к выходу интегратора, а второй неподвижный контакт соединен с общей шиной устрой- - ства, детектирующую катушку, состо -: щую из возбуткдающей, измерительной и подмагничивающей обмоток, балластную катушку, состо щую из возбуждающей и измерительной обмоток, первые выводы которых подключены к общей шине устройства , соединенной с первыми выводами измерительной обмотки детектирующей катушки и первым выводом под- магничивакщей катушки, второй вывод Q которой соединен с вькодом дифференциального усилител , генератор импульсов , первый выход которого через возбуждающую обмотку детектирующей катушки соединен с вторым выводом возбуждающей обмотки балластной катушки , а второй выход соединен с общей щиной устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него

   введены второй сумматор и блок вычислени  квадрата тангенса угла, первый вход которого соединен с первым входом второго сумматора и вторым выводом измерительной обмотки детектирующей катушки, второй вход соединен с

   выходом второго сумматора, а третий вход подключен к второму входу второго сумматора и второму выводу измерительной обмотки балластной катушки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора.

   Фие.2