Изобретение относитс к температур ным измерени м и предназначено дл многоканального измерени температуры вращающегос объекта с помощью термопар. Известны многоканальные устройства дл измерени температуры вращающегос объекта с помощью термопар, сигнал которых передаетс на неподвижную аппаратуру с помощью бесконтактных токосъемных устройств различного типа Эти устройства включают р д дополнительных активных преобразователей, расположенных на вращающемс объекте (источники питани , усилители, модул торы , коммутаторы и т.п.), с помощью которых производитс преобразование частотного спектра передаваемого сигнала. Преобразованный на вращающемс объекте сигнал передаетс затем с помощью бесконтактных токосъе ных устройств - емкостных и индуктивных токосъемников или по оптическому и радиоканалам св зи, на неподвижную измерительную аппаратуру, где произБО дитс его обработка 1. Указанные устройства при использовании полупроводниковых коммутаторов позвол ют реализовать передачу измерительной информации от значительног числа термопар через один токосъемный узел. Однако точность измерени температуры с помощью подобных устройств сравнительно невелика. Это вызвано тем, что к погрешности узла передачи переменного сигнала на неподвижную аппаратуру и погрешност м, вносимым неподвижной измерительной аппаратурой, дополнительно прибавл ютс погрешности , BHOcHNbie активными дополнительными преобразовател ми, расположенными на вращающемс объекте, при преобразовании посто нного сигнала термопары в переменный сигнал. Известны также многоканальные устройства дл измерени температуры вращающегос объекта с помощью термопар , не имеющие активных дополнительных преобразователей на вращающемс объекте. В этих устройствах передача посто нного сигнала термопары на неподвижную аппаратуру осуществл етс с помощью токосъемных устройств,.включакицих гальваномагнитныб элементы, например магниторезисторы, датчики Холла магнитодиоды и т.п. Это позвол ет несколько повысить точность измерени 2 и 3 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл измерени температуры, которое может входить в состав многоканального устройства дл измерени температуры вращающегос объекта, содержащее термопару, расположенную на вращающемс объекте, индуктивный токосъемник , включающий в себ неподвиж но расположенные.измерительную обмотку и модул ционную обмотку, соединенную с генератором переменного тока, вращающуюс обмотку, соединенную с те мопарой, регистратор 4. Недостатком устройства вл етс то что при колебании температуры окружающей среды мен ютс параметры индук тивного токосъемника, что ведет к снижению точности измерени . Цель изобретени - повышение точно ности измерени температуры вращающегос объекта путем исключени вли ни изменений параметров индуктивного токосъемника . Поставленна цель достигаетс тем что. в многоканальное устройство дл измерени температуры вращающегос объекта, каждый канал которого содержит термопару, расположенную на вращающемс объекте, индуктивный токосъе ник, включающий в себ неподвижно расположенные измерительную обмотку и обмотку, соединенную с генератором переменного тока, вращающуюс обмотку соединенную с термопарой, регистратор введены согласующий блок, выход которого через режекториый фильтр соединен со входом управл емого усилител последовательно соединенные фильтр низких частот, полосовой фильтр удво енной частоты модул ции, выпр митель и интегратор, последовательно соединенные фильтр верхних частот, полосо вой фильтр подстроечной частоты, демодул тор и второй интегратор, вра щающийс трансформатор, с числом вра щающихс обмоток равным числу канало устройства, кажда из которых включена последовательно с термопарой и вращающейс обмоткой индуктивного токосъемника, генератор сигнала подстройки , соединенный с неподвижной обмоткой вращающегос трансформатора причем выход измерительной обмотки соединен со входом согласующего блок выходы управл емого.усилител соединены соответственно со входами фильт ров верхних и низких частот, а выходы первого и второго интегратора сое динены соответственно со входом реги ратора и управл ющим входом усилител На чертеже приведена схема многоканального устройства дл измерени температуры вращающегос объекта. Устройство содержит индуктивные (магнитомодул ционные) токосъемники число которых равно числу кангшов измерени температуры вращающегос объекта, вращающийс трансформатор 2 дл передачи сигнала подстройки, индуктивный токосъемник 3 дл контрол температуры холодного спа термопары. Каждый индуктивный токосъемник 1 состоит из магнитопровода 4, вращающейс обмотки 5, неподвижной измерительной обмотки б и обмотки 7, соединенной с генератором переменного тока (модул ционной обмотки). Вращающийс трансформатор 2 включает в себ магнитопровод 8, неподвижную обмотку 9 и р д вращающихс идентичных обмоток 10, число которых равно числу каналов устройства. Вращающиес обмотки 10 могут выполн тьс скрученным проводом, число жил в котором равно числу каналов устройства. Индуктивный токосъемник 3 состоит из магнитопровода 11, неподвижной обмотки 12 и вращающейс обмотки 13. Все токосъемники конструктивно могут выполн тьс на одном валу и раздел тьс друг от друга немагнитными прокладками, или в виде отдельных блоков, валы которых механически соедин ютс между собой муфтами . На вращающемс объекте расположены термопары 14, число которых равно числу каналов, терморезистор 15 и дополнительные резисторы 16, которые обеспечивают определенный режим работы термопар 14, например режим заданного тока, в случае, если активное сопротивление вращающихс обмоток 5 и 10 и соединительных проводов мало. Терморезистор 15 располагаетс непосредственно на холодном спае одной из термопар 14 и его сопротивление однозначно соответствует его температуре .. Терморезистор 15 может выполн тьс в виде проволоки из меди или платины, намотанной непосредственно на холодный спай термопары 14. При небольших температурах холодного спа термопары 14 возможно использование стандартных полупроводниковых терморезисторов . Неподвижна обмотка 9 трансформатора 2 соединена с генератором 17 сигнала подстройки,который представл ет собой генератор переменного напр жени стабильной частоты (около 2-3 кГц) и стабильной амплитуды определенной величины не вли ющей на магнитное состо ние магнитопроводов индуктивного токосъемника. Неподвийсна обмотка 12 индуктивного токосъемника 3 соединена с блоком 18 измерени температуры холодного спа термопары . Аппаратура обработки измерительного сигнала, одинакова дл каждого канала (на чертеже показан только один канал), включает в себ генератор 19 переменного тока стабильной частоты модул ции и амплитуды тока, согласующий блок 20, режекторный фильтр 21, настроенный на частоту тока модул ции (подавл ющий выходной сигнёш, частота которого равна частоте модул ции), управл емый усилитель 22, фильтр 23 верхних частот полоса пропускани которого начинаетс с час тотыу в несколько раз превышающей частоту тока модул ции, полосовой фильтр 24, настроенный на частоту сиг нала подстройки, усиливающий и выдел ющий сигнал подстройки,демодул тор 25,выдел ющий огибающую сигнала подстройки , интегратор 26, выход которого соединен с управл ющим входом усилите л 22,фильтр 27 низких частот,настрое ный таким образом,что он не пропускае гармоники с частотой,превышающей удво енную частоту модул ции приблизительно в 2,2 - 2,5 раза, полосовой фильтр 28, настроенный на удвоенную частоту модул ции, выпр митель 29, интегратор 30, выход которого соединен с регистратором 31, например цифровым прибором. Устройство работает следующим образом , (Рассматриваетс работа одного канала), При отсутствии разницы температур между рабочим и холодным спа ми вращающейс термопары 14 ЭДС термопары равна нулю. Сигнал подстройки генератора 17 передаетс с помощью вращающегос трансформатора 2 в цепь термопары . При этом в неподвижной измерительной обмотке б индуктивного токосъемника 1 наводитс напр жение, состо щее из гармоники сигнала подстройки и четных и нечетных гармоник тока модул ции источника 19, Этот сиг нал поступает через согласующий блок 20 на вход режекторного фильтра 21, который подавл ет первую гармонику, тока модул ции источника 19 и пропускает без изменени все остальные гармоники . Напр жение с выхода режекторного фильтра подаетс на вход управл емого усилител 22 и далее на входы фильтров 23 и 27, Фильтр 27 низких частот, полосовой фильтр 28 пропускают только вторую гармонику тока модул ции источника 19, котора выпр мл етс выпр мителем 29 и поступает на вход интегратора 30, Перед началом измерений (эращаю.щийс объект холодный ) при включенном источнике 19 модулирующего тока у интегратора 30 выходное напр жение устанавливаетс равным нулю. Поэтому втора гармоника тока модул ции, по вл юща с в выходной измерительной обмотке б из-за нелинейных свойств ферромагнитного материала магнитопровода индуктивного токосъемника 1, наличи четных гармоник в составе модулирующего тока ис- точника 19 и других причин, не проходит к регистратору 31. Одновременно фильтр 23 верхних частот, полосовой фильтр 24, демодул тор 25 и интеграто 26 выдел ют модулированный по амплитуде сигнал подстройки и преобразуют его в сигнал управлени коэффициентом усилени управл емого усилител 22. С помощью терморезистора 15, индуктивного токосъемника 3 и блока 18 про изводитс непрерывное измерение температуры холодного спа одной из термопар 14, Поскольку все холодные спаи термопар 14 при вращении объекта проход т одни и те же участки пространства , то температура их практически одинакова. Это позвол ет контролировать температуру холодных спаев всех термопар по значению температуры одного из холодных спаев. При по влении разницы температур между рабочим и холодным спа ми термопар 14 по вращающим цеп м, включающим термопары 14, вращающиес обмотки 5 и 10, начинает протекать посто нный ток, однозначно соответствующий величине ЭДС, развиваемой каждой термопарой 14. Наличие посто нной составл ющей тока во вращающихс обмотках 5 индуктивных токосъемников 1 приводит к изменению уровн второй гармоники тока модул ции источника 19 в неподвижных обмотках б индуктивных токосъемников 1, котора несет в себе информацию о величине посто нного тока, протекающего во вращающихс обмотках 5, пропорционального величине ЭДС, развиваемых термопарами 14. Сигнал с измерительной обмотки б поступает через согласующий блок 20 на вход режекторного фильтра 21, который подавл ет первую гармонику тока модул ции,- и далее на вход усилител 22. Фильтр 27 низких частот и полосовой фильтр 28 выдел ют сигнал второй гармоники тока модул ции источника 19, несущий информацию о температуре вращающегос объекта. После выпр млени выпр мителем: 29 и сглаживани интегратором 30 сигнал, пропорциональный температуре вращающегос объекта в месте размещени термопары 14, регистрируетс регистратором 31. Фильтр 23 верхних частот и полосовой фильтр 24 выдел ют модулированный по амплитуде сигнал подстройки, огибаю-4а которого после демодул тора 25 и интегратора 26 подаетс на управл ющий вход управл емого усилител 22, При изменени х коэффициентов преобразовани вращающегос трансформатора 2 или индуктивного токосъемника 1, при изменении температуры, вызывающем изменение магнитных свойств магнитопровода и активных сопротивлений обмоток, или из-за старени магнитных материалов магнитопроводов токосъемников с течением времени происходит соответствующее изменение уровн огибающей сигнала подстройки на выходе интегратора 26 каждого канала измерени . Эти изменени с обратным знаком подаютс на управл ющий вход управл емых усилителей 22, измен , их коэффициент усилени таким образом , чтобы полный коэффициент передачи тракта, включающего индуктивный токосъемник 1, линию св зи, согласующее устройство 20, режекторный фильт 21 и управл емый усилитель 22 мощности , оставалс посто нным. Тем самым образуетс замкнута компенсационна схема, поддерживающа коэффициент передачи этого тракта посто нным независимо от температурных и врменных изменений коэффициентов преобразовани индуктивных токосъемников 1. Погрешности преобразовани , вносимые фильтром 27 низких частот, полосовым фильтром 28, выпр мителем 29 и интегратором 30 каждого канала, которые работают в узких пределах изменени температуры окружающей среды в нормальных услови х, пренебрежимо малы и практически не вли ют на точность измерени температуры врщающегос объекта.The invention relates to temperature measurements and is intended for multichannel temperature measurement of a rotating object using thermocouples. Multichannel devices for measuring the temperature of a rotating object using thermocouples are known, the signal of which is transmitted to stationary equipment using contactless current-collecting devices of various types. These devices include a number of additional active converters located on the rotating object (power sources, amplifiers, modulators, switches and .), by which the frequency spectrum of the transmitted signal is converted. The signal transformed on a rotating object is then transmitted using contactless current-collecting devices — capacitive and inductive current collectors or via optical and radio communication channels to the fixed measuring equipment, where it is processed by means of a 1. These devices, when used, use semiconductor switches to realize the transmission of measurement information from a significant number of thermocouples through a single collector node. However, the accuracy of temperature measurement using such devices is relatively small. This is because the errors of the variable signal transmission unit on the fixed equipment and the errors introduced by the fixed measuring equipment are additionally added to the BHOcHNbie errors by the active additional converters located on the rotating object when the thermocouple transforms into a variable signal. Multichannel devices for measuring the temperature of a rotating object using thermocouples, which do not have active additional converters on a rotating object, are also known. In these devices, the transfer of a constant signal of a thermocouple to a fixed device is carried out by means of current collection devices, including galvanomagnetic elements, for example, magnetic resistors, Hall sensors, magnetic diodes, and the like. This makes it possible to slightly increase the accuracy of measurements 2 and 3. The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring temperature, which can be part of a multichannel device for measuring the temperature of a rotating object, containing a thermocouple located on a rotating object, an inductive current collector that includes fixedly arranged measuring winding and modulating a winding connected to an alternator, a rotating winding connected to a motor pair, a recorder 4. The disadvantage of the device is that and fluctuations in ambient temperature vary the parameters of the inductive current collector, which leads to a decrease in measurement accuracy. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the temperature of a rotating object by eliminating the effect of changes in the parameters of an inductive current collector. The goal is achieved by the fact that. Into a multichannel device for measuring the temperature of a rotating object, each channel of which contains a thermocouple located on a rotating object, an inductive current collector that includes stationary measuring winding and a winding connected to an alternator, a rotating winding connected to a thermocouple, the recorder is inserted a matching unit , the output of which is connected via a notch filter to the input of a controlled amplifier, a series-connected low-pass filter, a band-pass filter doubled modulation frequency, a rectifier and an integrator, a serially connected high-pass filter, a trimming frequency band-pass filter, a demodulator and a second integrator, a rotating transformer, with a number of rotating windings equal to the number of device channels each of which is connected in series with a thermocouple and a rotating winding of an inductive current collector, a trimming signal generator connected to the fixed winding of a rotating transformer, the output of the measuring winding being connected to the input according to th block control emogo.usilitel outputs connected respectively to the inputs folder trench upper and lower frequencies, and the outputs of the first and second integrator soy dineny respectively to the input and regi Rhatore control input of the amplifier The drawing shows a diagram of multichannel device for measuring the temperature of the rotating object. The device contains inductive (magnetic modulating) current collectors, the number of which is equal to the number of Kangshov temperature measurements of a rotating object, a rotating transformer 2 for transmitting a trim signal, an inductive current collector 3 for controlling the temperature of the cold thermocouple spa. Each inductive current collector 1 consists of a magnetic core 4, a rotating winding 5, a fixed measuring winding b and a winding 7 connected to an alternator (modulation winding). The rotating transformer 2 includes a magnetic core 8, a fixed winding 9 and a number of rotating identical windings 10, the number of which is equal to the number of channels of the device. The rotating windings 10 can be made with twisted wire, the number of cores in which is equal to the number of channels of the device. The inductive current collector 3 consists of a magnetic core 11, a fixed winding 12 and a rotating winding 13. All current collectors can be structurally performed on a single shaft and separated from each other by non-magnetic spacers, or as separate blocks, the shafts of which are mechanically connected to each other by couplings. Thermocouples 14 are located on the rotating object, the number of which is equal to the number of channels, thermistor 15 and additional resistors 16, which provide a certain mode of operation for thermocouples 14, for example, a given current mode, if the resistance of the rotating windings 5 and 10 and the connecting wires are small. The thermistor 15 is located directly on the cold junction of one of the thermocouples 14 and its resistance unambiguously corresponds to its temperature. The thermistor 15 can be made in the form of copper or platinum wire wound directly on the thermocouple cold junction 14. Thermocouple 14 can be used at low temperatures of the cold spa of the thermocouple cold 14 standard semiconductor thermistors. The stationary winding 9 of the transformer 2 is connected to a trimming signal generator 17, which is a generator of an alternating voltage of stable frequency (about 2-3 kHz) and a stable amplitude of a certain magnitude not affecting the magnetic state of the magnetic circuits of the inductive current collector. The unconnected winding 12 of the inductive current collector 3 is connected to the unit 18 for measuring the temperature of the cold thermocouple spa. The processing equipment of the measuring signal, the same for each channel (only one channel is shown in the drawing), includes an alternating current generator 19 of a stable modulation frequency and current amplitude, a matching unit 20, a notch filter 21 tuned to the modulation current frequency (suppressor). the output signal, whose frequency is equal to the modulation frequency), controlled by amplifier 22, the high-pass filter 23 whose bandwidth starts at a frequency several times higher than the frequency of the modulation current, the band-pass filter 24 is tuned the demodulator 25, the trimming envelope of the trim signal, the integrator 26, the output of which is connected to the control input of amplification 22, the low-pass filter 27, tuned in such a way that it Do not skip harmonics with a frequency exceeding twice the modulation frequency by approximately 2.2-2.5 times, band-pass filter 28 tuned to twice the modulation frequency, rectifier 29, integrator 30, whose output is connected to recorder 31, for example, digital device. The device operates as follows (One channel operation is considered). In the absence of a temperature difference between the working and cold slots of a rotating thermocouple, the 14 EMF of the thermocouple is zero. The adjustment signal of the generator 17 is transmitted via a rotating transformer 2 to a thermocouple circuit. At the same time, in the stationary measuring winding of the inductive current collector 1, a voltage is applied consisting of a harmonic of the trim signal and even and odd harmonics of the source modulation current 19. , the current of modulation of the source 19 and passes without changing all the other harmonics. The voltage from the output of the notch filter is fed to the input of the controlled amplifier 22 and further to the inputs of filters 23 and 27, Low-pass filter 27, band-pass filter 28 passes only the second harmonic of modulation current of source 19, which is rectified by rectifier 29 and fed to The integrator input 30, Before the measurement starts (the growing object is cold), when the modulating current source 19 is turned on for the integrator 30, the output voltage is set to zero. Therefore, the second harmonic of the modulation current appearing in the output measuring winding b due to the nonlinear properties of the ferromagnetic material of the inductive current collector magnetic circuit 1, the presence of even harmonics in the modulating current of the source 19 and other reasons does not pass to the recorder 31. At the same time a high-pass filter 23, a band-pass filter 24, a demodulator 25, and an integrato 26 select the amplitude-modulated trim signal and convert it into a gain control signal of the controlled amplifier 22. With the help of The resistor 15, the inductive current collector 3 and the block 18 are continuously measuring the temperature of the cold spa of one of the thermocouples 14. Since all the cold junctions of the thermocouples 14 rotate the object and pass through the same parts of space, their temperature is almost the same. This allows the temperature of the cold junctions of all thermocouples to be controlled by the temperature of one of the cold junctions. When the temperature difference between the working and cold junctions of thermocouples 14 appears along the rotating chains, including thermocouples 14, the rotating windings 5 and 10, direct current begins to flow, which uniquely corresponds to the EMF value developed by each thermocouple 14. The presence of a constant current component in the rotating windings 5 of inductive current collectors 1 leads to a change in the level of the second harmonic of the current modulation of the source 19 in the fixed windings of inductive current collectors 1, which carries information about the amount of direct current, flowing in the rotating windings 5, proportional to the value of the EMF developed by thermocouples 14. The signal from the measuring winding b comes through a matching unit 20 to the input of the notch filter 21, which suppresses the first harmonic of the modulation current - and then to the input of the amplifier 22. Low filter 27 Frequency and band-pass filter 28 extract the second harmonic signal of the modulation current of the source 19, carrying information about the temperature of the rotating object. After straightening with a rectifier: 29 and smoothing out by integrator 30, a signal proportional to the temperature of the rotating object at the location of the thermocouple 14 is recorded by the recorder 31. The high-pass filter 23 and the band-pass filter 24 extract the amplitude-modulated tuning signal, which bends around-4a after the demodulator 25 and the integrator 26 is supplied to the control input of the controlled amplifier 22. When the conversion factors of the rotating transformer 2 or the inductive current collector 1 change, as the temperature changes, ayuschem change in the magnetic properties of the magnetic circuit, and the resistances of the windings, or due to aging of the magnetic material cores current collectors over time there is a corresponding change in the envelope signal level adjustment on the output of the integrator 26 of each measuring channel. These changes, with the opposite sign, are fed to the control input of the controlled amplifiers 22, changing their gain in such a way that the full path transfer ratio including the inductive current collector 1, the communication line, the matching device 20, the notch filter 21 and the controlled amplifier 22 power remained constant. This forms a closed compensation circuit that maintains the transmission coefficient of this path constant regardless of the temperature and time changes in the conversion factors of the inductive current collectors 1. Conversion errors introduced by the low-pass filter 27, the band-pass filter 28, the rectifier 29 and the integrator 30 of each channel that work In the narrow range of ambient temperature changes under normal conditions, they are negligible and have almost no effect on the accuracy of temperature measurement. EGOS object.
Окончательное определение температуры вращающегос объекта производитс с учетом значени температуры холодных спаев термопар 14, определ емых с помощью терморезистора 15, индуктивного токосъемника 3 и блока 18. При необходимости, например упрощении неподвижной аппаратуры, выходной сигнал может сниматьс на дру гой частоте, например на основной частоте тока модул ции источника 19 или на третьей и других гармониках, которые при определенных режимах работы могут нести информацию о вели чине посто нного тока во вращающихс обмотках индуктивных токосъемников, т.е. о величине температуры объекта в месте расположени термопар. В этом случае режекторные фильтры 21, фильтры 27 низких частот и полосовые фильтры 28 настраивают на соответствующую частоту среза и пропускани согласно выбранной частоте выделени измерительных сигналов.The final determination of the temperature of a rotating object is made taking into account the temperature of the cold junctions of thermocouples 14, determined by a thermistor 15, an inductive current collector 3 and a block 18. If necessary, for example, by simplifying fixed equipment, the output signal can be taken at a different frequency, for example, at the main frequency current modulation source 19 or third and other harmonics, which under certain modes of operation can carry information about the value of direct current in the rotating windings induk active current collectors, i.e. about the temperature of the object at the location of the thermocouples. In this case, notch filters 21, low-pass filters 27 and band-pass filters 28 are tuned to an appropriate cut-off and transmission frequency according to the selected allocation frequency of the measurement signals.
С точки зрени повышени стабильности уровн выходного сигнала токосъемников предпочтительнее выход на второй гармонике тока модул ции. источника 19.In terms of increasing the stability of the output level of the current collectors, it is preferable to output at the second harmonic of the modulation current. source 19.
Предлагаемое устройство уменьшает погрешности измерени температуры вращающегос объекта, которые вносились бы в результат измерени из-за изменений коэфф|1циента преобразовани индуктивного токосъемника при из менении температуры или из-за старен материала магнитопровода токосъемника с течением времени, при этом по вл етс возможность првысить рабочую температуру токосъемника до 300- , т.е. до температур, соизмеримых с температурой Кюри материала магнитопровода токосъемников, так ка изменение свойств материалов магнитопровода с изменением температуры компенсируетс электронной частью устройства и не вли ет на результат измерени температуры, а также снижаютс требовани к точности выполнени индуктивных токосъемников устройства.The proposed device reduces the measurement errors of the temperature of a rotating object that would be made to the measurement result due to changes in the conversion factor of the inductive current collector when the temperature changes or due to the aging of the current collector magnetic material over time, and it is possible to increase the operating temperature current collector up to 300, i.e. to temperatures commensurate with the Curie temperature of the material of the current collector magnetic circuit, as the change in the material properties of the magnetic circuit with temperature changes is compensated by the electronic part of the device and does not affect the result of the temperature measurement, and the requirements for the accuracy of the inductive current collectors are reduced.