SU761855A1

SU761855A1 - Temperature transducer with frequency output

Info

Publication number: SU761855A1
Application number: SU782596096A
Authority: SU
Inventors: Viktor Ya Yanovskij; Leonid M Vinogradov; Daba D Dorzhiev; Martyn L Finkelshtejn
Original assignee: Ni K I Ispytatelnykh Mash
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для работы в дистанционных системах измерения . медленно изменяющихся температур поверхностей'тел., ' . Т » ⁵ The invention relates to the field of measurement technology and is intended to work in remote measurement systems. slowly changing surface temperatures 'tel.,'. T " ⁵

Известны вибрационные' датчики с· камертонными чувствительными элементами,' у которых в цёпь магнитопровода введены постоянные магниты, подключенные одноименными' полюсами., к свободным концам ¹⁰камертона и создающие начальное напряженное состояние.колебательного . элемента [1]. ' ·'·? 7.· , . . \Known vibrational 'sensors with tuning fork sensitive elements', in which permanent magnets connected by the same poles are introduced into the magnetic circuit, to the free ends of the tuning fork ¹⁰ and creating an initial stress state. element [1]. '·' ·? 7. ·,. . \

Недостатком таких , датчиков является малая .величина выходного сигнала. 15The disadvantage of such sensors is the small value of the output signal. fifteen

Наиболее близким к изобретению явля- . ется вибрационный датчик температуры, содержащий корпус с размещенным в нём чувствительным элементом, выполненном в . виде· камертона, соединенного с основа- 20 нием, являющимся теплопроводом [2].Closest to the invention is -. A vibration temperature sensor is provided, comprising a housing with a sensing element disposed therein, made in. • a tuning fork connected to the base, which is a heat conduit [2].

Известный датчик температуры обла- . дает недостаточной чувствительностью и сравнительно большой инерционностью.Known temperature sensor gives insufficient sensitivity and a relatively large inertia.

·· .*. Целью изобретения является повыше- 25 ние чувствительности. Преобразователя и снижение его инерцйонцости. ι · . . .··. *. The aim of the invention is to increase sensitivity. The converter and its inertia reduction. ι ·. . .

Для достижения поставленной цели кам.ертон выполнен в виде биметаллического стакана с двумя ' προτивοπο.л^жными про- 30 и .-и' · {' '' . 2 дольными вырезами. Внутренний слой стенки стакана выполнен из металла, имеющего больший коэффициент линейного расширения по сравнению'' с коэффициентом линейного расширения металла Наружного слоя. Внутренняя поверхность стакана выполнена черной, а наружнаябелой. Преобразователь содержит трубчатый теплопровод цилиндрической формы, расположенный концентрично и с зазором относительно внутреннёй стенки стакана и соединенный с основанием пластинчатыми стойками.To achieve this goal, the stone overtone is made in the form of a bimetallic glass with two 'προτοοπο.л ^ soft 30 and.-And' · {'' '. 2 full cuts. The inner layer of the wall of the glass is made of metal having a greater coefficient of linear expansion compared to '' with the coefficient of linear expansion of the metal of the Outer layer. The inner surface of the glass is black and the outer is white. The converter contains a tubular heat pipe of cylindrical shape located concentrically and with a gap relative to the inner wall of the glass and connected to the base by plate racks.

Такое’ выполнение преобразователя позволяет повысить его чувствительность и снизить инерционность?* · ¹ · .Such an embodiment of the converter makes it possible to increase its sensitivity and reduce inertia? * · ¹ ·.

На фиг. 1 показан преобразователь тем-·, пературы,-разрез; на фиг. 2 — разрез А—А фиг.' 1 и его электрическая схема.In FIG. 1 shows a transducer of temperature, temperature, and section; in FIG. 2 - section A — A of Fig. ' 1 and its electrical circuit.

Измерительный преобразователь температуры содержит чувствительный элемент в виде тонкостенного биметаллического стакана 1, на диаметрально противоположных частях которого .имеются продольные вырезы 2 с профилем по форме_у клина, являющийся резонатором в виде камертона. Дно 3 стакана соединено ножкой 4 круглого'сечения с Основанием 5, выполненным в виде диска-с ободком.The temperature measuring transducer contains a sensitive element in the form of a thin-walled bimetallic glass 1, on the diametrically opposite parts of which there are longitudinal cutouts 2 with a profile in the shape _{of a} wedge, which is a resonator in the form of a tuning fork. The bottom 3 of the glass is connected by a leg 4 of circular section with the Base 5, made in the form of a disk with a rim.

Система возбуждения резонатора включает приемник колебаний 6, возбудитель ко/ ·: , У · , 1 ·· -.:.ДThe resonator excitation system includes an oscillation receiver 6, the exciter co / ·:, У ·, 1 ·· -.:. Д

761855.761855.

лебаний 7, пр'ёдставдйющйё' поляризованные электромагниты.swings 7, pre-imagined polarized electromagnets.

Приёмник колебаний 6, и ^возбудитель •колебаний 7 установлены с противоположных сторон верхней части стакана 1 с зазором относительно его наружной поверхности таким образом, что геометрическая ось электромагнитов перпендикулярна пло. скости симметрии продольных вырезов 2.The oscillation receiver 6, and the exciter • oscillations 7 are installed on opposite sides of the upper part of the glass 1 with a gap relative to its outer surface so that the geometric axis of the electromagnets is perpendicular to the plane. symmetry rates of longitudinal cuts 2.

Основание 5 .'резонатора' закреплено в корпусе 8, изготовленном из теплойзоляци’’ онного материала. На этом же ко'рпусе 8 установлены электромагниты системы возбуждения.The base 5. 'Resonator' is fixed in a housing 8 made of heat insulating ’’ material. At the same building 8 installed electromagnets of the excitation system.

Внутренний слой 9 металла стенки стакана 1 имеет коэффициент линейнЪгб расширения больший, чем его наружный слой 10; Кроме того, внутренняя поверхность стакана выполнена матово-черной, а наружная — зеркально-белой. 'The inner layer 9 of the metal of the wall of the glass 1 has a linear expansion coefficient greater than its outer layer 10; In addition, the inner surface of the glass is made of matte black, and the outer - mirror-white. ''

В стакане 1 с зазором относительно внутренней поверхности расположен ‘изготовленный , из . теплопроводного .материала трубчатый теплового. 11, который .закреплен на основании 5 посредством пластинчатых стоек 12, проходящих через вырезы 2 на стакане ί. Приемник колебаний 6 и возбудитель колебаний. 7 соединены соответственно со входом и выходом электронного усилителя 13. 7 . 'In the glass 1 with a gap relative to the inner surface is located ‘made of. thermal conductive. tubular thermal material. 11, which is fixed on the base 5 by means of plate racks 12 passing through cutouts 2 on the glass ί. The oscillation receiver 6 and the pathogen. 7 are connected respectively to the input and output of the electronic amplifier 13. 7. ''

Биметаллический резонатор, изготавливается методом диффузионной сварки или .напылением слоя металла в вакууме.Bimetallic resonator, made by diffusion welding or by sputtering a metal layer in vacuum.

При использовании преобразователяв ' условиях Значительных колебаний внешнего давления, газовой среды его корпус выполняют герметичным для' исключения дополнительной погрейпюсти от ‘ изменения ' ’ плотности среды, влияющей на частоту колебаний резонатора.When using the transducer under the conditions of significant fluctuations in the external pressure of the gaseous medium, its body is sealed in order to “exclude additional gravity from‘ change ”’ of the density of the medium, which affects the oscillation frequency of the resonator.

Преобразователь работает следующим образом. \The converter operates as follows. \

При включении системы возбуждения резонатор начинает колебаться как консойьйая балка типа камертона на собственной резонаненбй частоте, которая· зависит от геометрической формы сейенй'Я, размеров и Материала резонатора. ~ г,;When the excitation system is turned on, the resonator begins to oscillate like a consonant beam of the tuning fork type at its own resonant frequency, which · depends on the geometrical shape of the seyen’s, the dimensions and the material of the resonator. ~ g ;;

Из-за высокой добротности механических колебательных систем частота Колебаний резонатора имеет высокую стабильность, что выражается постбянстВом ;показаний прй данной температуре.Due to the high quality factor of mechanical oscillatory systems, the oscillation frequency of the resonator has high stability, which is expressed by post-test; readings at a given temperature.

При изменениитемпературы контактной поверхности, к которой прижат преобразователь й которая может быть поверхностью стенки трубы или сосуда, через которые ‘ · протекает жидкость Или' газ, Меняется ТаНже температура стенок стакана 1 ίϊριϊ теплопередаче через основание 5, ножку-4 ,и‘ дно. <5, что в свою очерёдь'В'Ьюываёт' йВм'е-^:‘ иёпие частоты колебаний резонатора· являющейся ' мерой измерения. темпёратурк1.‘ . Чяртотя колебаний и.чмепяетея или пеги '' Стрйруется соответствующим прибором.When the temperature of the contact surface is pressed against which the transducer is pressed, which may be the surface of the wall of the pipe or vessel through which the liquid or gas flows, the temperature of the walls of the glass 1 ίϊριϊ also changes through the base 5, leg 4, and the bottom. <5, which, in its turn, 'V'yyuyu'yVm'e ^: 'the resonance frequency of oscillations · which is a' measure of measurement. temperaturk1. ' . Articulation of oscillations and pecking or pegs '' It is being worn with the corresponding device.

ИзМёйейиё частоты колебаний резонатора вызывается суммарным эффектом от влияния дбух основных факторов — изменения геометрической формы сечения и изменения момента сопротивления резонатора изгибу. Кроме тбго, дополнительный эффект в изменении частоты достигается за счет ' того, что наружный и внутренний слой ме10 талла стакана имеют некоторый перепад температуры за счет различной излучающей ¹ способности их поверхностей и одностороннего нагрева со стороны трубчатого тепловода //.Because the frequency of oscillation of the resonator is caused by the total effect of the influence of two main factors - changes in the geometric shape of the cross section and changes in the moment of resistance of the resonator to bending. Tbgo Furthermore, an additional effect in the change of the frequency is achieved by 'the fact that the outer and inner layer of glass me10 Tull have some temperature drop due to varying capabilities of their emitting surfaces ¹ and one-sided heating by the tubular heat line //.

Роль трубчатого, тепл овода состоит также в снижении тепловой инерции. Это достигается тем, что его .масса значительно Меньше общей массы резонатора, а тепловодность может быть выше. При этом теп- ^Ζ θ довод 11‘прогревается со стороны основания 5 значительно раньше, чем вся масса--резонатора, и за счет излучения со своей ' · поверхности непосредственно прогревает стенки биметаллического стакана 1.The role of the tubular heat of the gadfly also consists in reducing thermal inertia. This is achieved by the fact that its mass is significantly less than the total mass of the resonator, and the thermal conductivity can be higher. In this case, the heat ^Ζ θ argument 11 'is heated from the side of the base 5 much earlier than the entire mass of the resonator, and due to radiation from its' · surface it directly warms up the walls of the bimetallic glass 1.

Изобретение , обеспечивает дистанцион-.· ную передачу информации по каналам связи в форме частотно-модулнрованпого сигнала без потери точности на большие \ расстояния и. может быть эффективно ис30 пользовано в системах теплового контроля и автоматического регулирования в различных технологических процессах промыш- ленностн, а т^кже в измерительно-вычисли'тельных комплексах.The invention provides remote. · Information transmission via communication channels in the form of a frequency-modulated signal without loss of accuracy over long distances. It can be effectively used in thermal control and automatic control systems in various industrial technological processes, and also in measuring and computing complexes.

^5 ' ' , · . . ..·^ 5``, . .. ·

Claims

Claim

1. Temperature transducer 'with 40 frequency outlet', comprising a housing with a sensing element placed in it, made in the form of a tuning fork connected., With the base, which is a heat conduit, about aphids. feigning

45 that, in order to increase the sensitivity of the converter and reduce its inertia ^; In fact, the tuning fork is made in the form of a bimetallic glass with two diametrically opposite. longitudinal cuts

fifty

2. The converter according to π. 1, the fact is that the inner layer of the wall of the glass ... is more made of metal having a larger coefficient of linear expansion BUT compared to the coefficient of linear-;

55 expansion of the metal of the outer layer.

3. The converter according to claim 1, with the fact that the inner surface of the fuselage is made black, and the outer one

60 WHITE. ‘Y /; · '··;' ·· '‘1‘>. ·; ’’ - ···; · /' ·. '

4. The transducer according to claim 1, is distinguished by iS _; I'm the one; ' that it contains a tubular 'heat pipe of cylindrical shape distributed concentrically and with a gap relative to the inner wall of the glass of the glass'. ,

761855, 5 din with a base plate racks. ,,