SU1672241A1

SU1672241A1 - Устройство дл измерени нестационарной температуры

Info

Publication number: SU1672241A1
Application number: SU884610530A
Authority: SU
Inventors: Лариса Михайловна Березовская; Леонид Викторович Гурьянов; Оксана Ивановна Деуль; Василий Николаевич Тарасевич
Original assignee: Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1991-08-23

Abstract

Изобретение относитс к термометрии и позвол ет повысить эффективность путем обеспечени возможности измерени температуры при отсутствии конвекции в среде. Устройство, представл ющее собой зонд, содержит два теплопередающих элемента 2 и 4, закрепленных на датчиках 5 и 6 теплового потока (ДТП), контактирующих с термопреобразователем (ТП) 1. ДТП 5 и 6 включены встречно и размещены с образованием тепловой св зи с термоэлектрическим тепловым насосом 8. При измерении элемент 2 нагреваетс с помощью установленного в нем нагревател до температуры T₁, превышающей температуру T₃ ТП 1, котора в свою очередь выше температуры T₂ элемента 4. ДТП 5 и 6 генерируют сигнал, пропорциональный разности тепловых потоков между ТП 1 и элементами 2 и 4. В зависимости от пол рности сигнала ДТП с помощью теплового насоса 8 обеспечиваетс подвод или отвод тепла к элементам 2 и 4 и ТП 1. При этом разностный сигнал ДТП 5 и 6 уменьшаетс до достижени заданного значени . Индикаторный прибор регистрирует температуру ТП 1, котора соответствует температуре среды. 4 ил.

Description

Изобретение относитс к термометрии, а именно к устройствам дл измерени нестационарной температуры различных сред.

Цель изобретени - повышение эффективности путем обеспечени возможности измерени температуры при отсутствии конвекции в среде.

На фиг.1 представлена конструкци в виде зонда; на фиг.2 - поперечное сечение А - А на фиг. 1; на фиг.З - блок-схема устройства; на фиг.4 - график результатов измере- ни при скачкообразном изменении температуры среды во времени.

Устройство дл измерени нестационарной температуры преде а:-л ет собой зонд (см.фиг.1) и содержит термопреобразователь 1 (например, термопреобразователь сопротивлени ) в чехле, размещенный между первым теплопередающим элементом 2 с нагревателем 3 и вторым теплопередающим элементом 4. Между чехлом термопре- образовател 1 и элементами 2 и 4 установлены датчики 5 и 6 теплового потока с помощью в жущего заполнител 7. Сборка элементов 1-7 смонтирована на термоэлектрическом тепловом насосе 8, который второй своей стороной находитс в тепловом контакте с теплоотвод щим теплоемf го

Ю

Јь

ким телом 9 (например, из меди), св занным с державкой зонда (не показано). Нагреватель 3 (манганин или константан) и терм.о- преобразователь1включены

последовательно в цепь стабилизатора 10 тока (см.фиг.3). Термопреобразователь 1 включен в цепь измерительного усилител 11, выход которого подан на вход управл емого индикатора 12. Датчики 5 и б теплового тока включены встречно в цепи усилител 13, выход которого подан на вход двухпо- л рного компаратора 14 с ±U0n, выходы которого поданы на управл ющие входы блока 15 ключей, св зывающего блок 16 питани с электродами термоэлектрического теплового насоса 8. Выходы двухпол рного компаратора поданы на входы логической схемы ИЛИ-НЕ 17, выход которой подан на второй вход управл емого индикатора 12.

Устройство работает следующим образом .

Через термопреобразователь 1 и нагреватель 3 пропускаетс ток от стабилизатора 10. Так как электрическое сопротивление нагревател 3 значительно больше электрического сопротивлени термопреобраэова- тел 1, элемент 2 нагреваетс током до температуры ti, превышающей температуру термопреобразовател ta, а последн выше температуры i элемента 4. Подогревом первого теплопередающего элемента 2 обеспечивают различие теплообмена элементов 2 и 4 со средой q i и qa. При этом выполн етс неравенство ti хз t2. Соот- ветствую.щую направленность имеют и тепловые потоки между первым элементом 2 и термопреобразователем 1 qi и между последним и вторым элементом 4 qz.

Падение напр жени на термопреобразователе 1, пропорциональное его температуре , через измерительный усилитель 11 поступает на индикатор 12. Включенные навстречу друг другу датчики 5 и 6 теплового потока, генерируют разностный сигнал, пропорциональный разности тепловых потоков qi - q2. В случае, когда температура термопреобразовател 1 1з не равна температуре среды to, 0/1 q a и разностный сигнал датчиков 5 и 6 теплового потока отрицательный или положительный поступает через усилитель 13 на двухпол рный компаратор 14, где сравниваетс сонорным напр жением +Uon и -Don. В случае превышени отрицательным выходным сигналом опорного напр жени -Uon или положительным выходным сигналом опорного напр - жени +Uon, компаратор 14, воздейству на блок ключей 15, обеспечивает подачу на термоэлектроды теплового насоса 8 от блока 16

питани электрического тока соответствующей пол рности. Выход логической схемы ИЛИ-НЕ 17 заперт. Под воздействием тока термоэлектрический тепловой насос 8 рбеспечивает отвод теплоты от элементов 2 и 4 и термопреобразовател 1 к теплоотвод - щему телу 9 или подвод к ним теплоты от теплоотвод щего тела 9. Температура тер- мопреобразоватбл 1 и элементов 2 и 4 измер етс , повыша сь или понижа сь. Температура ц первого элемента 2 становитс выше температуры среды t0, а температура t2 второго элемента 4 становитс ниже температуры среды. При этом разность q i т 0,2. а разностный сигнал датчиков теплового потока уменьшаетс по абсолютной величине ввиду того, что выравниваютс тепловые потоки(д1 q2) через датчики 5 и 6.

При снижении разностного сигнала от датчиков теплового потока 5и 6. усиленного в усилителе 13, до уровн -Don и +U0n. компаратор 14 отключает блок 16 питани от термоэлектрического теплового насоса 8, а

логическа схема ИЛИ-НЕ 17 обеспечивает индикацию в индикаторе 12 падени напр жени на термопреобразователе 1 при стабилизированном токе от стабилизатора 10 тока. Это падение напр жени пропорционально температуре термопреобразовател 1 1з, которую и принимают за искомую температуру среды t0.

Таким образом, при равенстве термических сопротивлений между первым элементом 2 и термопреобразователем 1 и между последним и вторым элементом 4 t3 to в пределах точности поддержани равенства тепловых потоков qi и q2.

Предлагаемое устройство может быть

реализовано как с параметрическими (например , термопреобразователь сопротивлени ), так и с генераторными (термоэлектрический преобразователь) термопреобразовател ми , что расшир ет об5 ласть применени . Использование данного устройства позвол ет снизить динамическую погрешность измерени при скачкообразно измен ющейс температуре любой среды: жидкой, газообразной или среды сы0 пучих материалов.

Claims

Формула изобретени Устройство дл измерени нестационарной температуры, содержащее по край- 5 ней мере один термопреобразователь, контактирующий с датчиком теплового потока , включенным встречно второму датчику теплового потока, размещенные с образованием тепловой св зи с термоэлектрическим тепловым насосом, соединенным с теплоотвод щим телом, отличающеес тем, что, с целью повышени эффективности путем обеспечени возможности измерени температуры при отсутствии конвекции, в него введены два теплопере- дающих элемента с установленным в одном из них электрическим нагревателем, при

этом второй датчик теплового потока размещен в контакте с термопреобразователем со стороны, противоположной первому датчику , а каждый из теплопередающих элементов , контактирующих с поверхностью термоэлектрического теплового насоса, закреплен на соответствующем датчике теплового потока.

/

А Фиг.1

А-А

7

Фиг. 2

Фиг.Ц