SU924522A1 - Многоканальное устройство дл измерени температуры вращающегос объекта - Google Patents

Description

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для многоканального измерения температуры вращающегося объекта с помощью термопар.

Известны многоканальные устройства для измерения температуры вращающегося объекта с помощью термопар, сигнал которых передается на неподвижную аппаратуру с помощью бесконтактных устройств различного типа. Эти устройства содержат ряд дополнительных активных преобразователей, расположенных на вращающемся объекте (источники питайия, усилители, модуляторы и т.п.), с помощью которых производится преобразование частотного спектра передаваемого сигнала (сигнала термопары). Преобразованный сигнал передается затем с вращающегося объекта бесконтактными токосъемными устройствами - емкостными и индуктивными токосъемниками или по радио- и оптическим каналам на неподвижную аппаратуру^ где производится его дальнейшая обработка.

Указанные устройства при использовании полупроводниковых коммутаторов позволяют реализовать многоточеч10 ное измерение с помощью одного токо-'ч съемного узла [1] и Г2].

Однако точность измерения температуры этими устройствами сравнительно невелика, так как активные дополнительные преобразователи, расположенные на вращающемся объекте, вносят при преобразовании сигналов термопар дополнительные погрешности. Кроме того, наличие источников питания и Полупроводниковых элементов на вращающемся объекте принципиально ограничивает максимальную температуру окружающей среда до 125-150°С.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является многоканальное устройство для измерения температуры вращающегося объекта, передача сигналов термопар в котором осуществляется с помощью магнитомодуляционных токосъемников, включающее индуктивный токосъемник с числом вращающихся обмоток, равным числу каналов устройства, генератор сигнала подстройки, подключенный к неподвижной обмотке индуктивного токосъемника, и содержащее в каждом канале измерения термопару, расположенную на вра3 режекторный фильтр, щающемся объекте, магнитомодуляционный токосъемник, включающий в себя магнитопровод и неподвижно расположенные измерительную и модуляционные обмотки и обмотку обратной связи, а также вращающуюся обмотку, подключенную через соответствующую вращающуюся обмотку индуктивного токосъемника к термопаре, генератор переменного тока, подключенный к модуляционной обмотке маг нитомодуляционного токосъемника, согласующий блок, подключенный к измерительной обмотке магнитомодуляционного токосъемника, настроенный на частоту генератора переменного тока, подключенный к выходу согласующего блока, управляемый усилитель, подключенный к выходу режекторного фильтра, последовательно соединенные фильтр верхних частот, подключенный к одному из выходов управляемого усилителя, первый полосовой фильтр, настроенный на частоту генератора подстройки, демодулятор и первый интегратор, выход которого подключен к управляющему входу управляемого усилителя, и последовательно соединенные фильтр низких частот, подключенный ко второму выходу управляемого усилителя, второй полосовой фильтр, настроенный на удвоенную частоту генератора переменного тока, выпрямитель и второй интегратор, подключенный через регистратор к обмотке обратной связи магнитомодуляционного токосъемника. Контроль темпера- 35 туры холодных слоев вращающихся термопар производится с помощью терморезистора, расположенного на спае одной из термопар и подключенного к вращающейся обмотке второго индук- < тивного токосъемника, неподвижная обмотка которого подключена к блоку измерения температуры холодного слоя.

Данное устройство позволяет.производить измерение температуры вращающегося объекта с повышенной точностью, так как изменение коэффициентов преобразования магнитомодуляционных токосъемников при изменениях параметров магнитной цепи (воздушных зазоров, смещений вращающейся обмотки относительно неподвижных и т.п.), происходит при колебаниях температуры окружающей среды и в процессе работы токосъемников, компенсируются вторичной аппаратурой [31.

Однако передача по тракту преобразования дополнительного сигнала подстройки и изменение в соответствии с уровнем его огибающей коэффициента усиления управляемого усилите- 60 ля позволяют устранить только мультипликативную составляющую погрешности коэффициента преобразования магнитомодуляционных токосъемников. Аддитивная составляющая погрешности послед50 них определяется остаточной намагниченностью материала магнитопровода, изменениями магнитной проницаемости и реализованным в прототипе методом устранить, ее принципиально невозможно. Учитывая, что магнитная проницаемость, например, пермаллоев изменяется в среднем на 0,09-0,16%, то при изменении температуры окружающей среды от 20 до 300°С аддитивная погрешность коэффициента преобразования может только за счет этого фактора составлять до 2-3%. В итоге точность измерения температуры вращающегося объекта при колебаниях температуры окружающей среды в месте расположения магнитомодуляционных токосъемников в широких пределах оказывается недостаточно высокой.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры вращающегося объекта за счет исключения . 'аддитивной составляющей погрешности преобразования магнитомодуляционных токосъемников.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры вращающегося объекта, включающее индуктивный токосъемник с числом вращающихся обметок, равным числу каналов устройства, генератор сигнала подстройки, подключенный к неподвижной обмотке индуктивного токосъемника, и содержащее в каждом канале измерения термопару, расположенную на вращающемся объекте, магнитокодуляционный токосъемник, включающий в себя, магнитопровод и неподвижно расположенные измерительную и модуляционную обмотки и обмотку обратной связи, а также вращающуюся обмотку, подключенную через соответствующую вращающуюся обмотку индуктивного токосъемника к термопаре, генератор переменного тока, подключенный к модуляционной обмотке магнитомодуляционного токосъемника, согласующий блок, подключенный к измерительной обмотке магнитомодуляционного токосъемника, режекторный фильтр, настроенный на частоту генератора переменного тока, подключенный к выходу согласующего блока, управляемый усилитель, последовательно соединенные фильтр верхних . частот, подключенный к выходу режекторного фильтра, первый полосовой фильтр, настроенный на частоту генератора подстройки, демодулятор и первый интегратор, выход которого подключен к управляющему входу управляемого усилителя, выход которого подключен через регистратор к об¹ мотке обратной связи магнитомодуляционного преобразователя, соединенные последовательно фильтр низких частот, подключенный к выходу режекторного фильтра, второй полосовой фильтр, настроенный на удвоенную час о5 тоту генератора переменного тока, а также второй интегратор, в каждый канал введены последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты, третий полосовой фильтр и преобразователь напряжение-ток, а 5 также ключ, вход которого подключен к выходу второго полосового фильтра, а выход подключен ко входу второго интегратора, причем вход умножителя частоты подключен к выходу генерато- ю ра переменного тока, выход преобразователя напряжение-ток подключен к неподвижной измерительной обмотке магнитомодуляционного токосъемника, один управляющий вход ключа соединен с выходом умножителя частоты, второй управляющий вход ключа соединен с выходом делителя частоты, а выход второго интегратора подключен ко входу управляемого усилителя.

Введение дополнительной низкочастотной модуляции посредством введенной цепи из последовательно соединенных умножителя.частоты, делителя частоты, третьего полосового фильтра и преобразователя напряжение-ток позволяет с помощью ключа выделять изменения коэффициентов преобразования магнитомодуляционных токосъемников (аддитивная составляющая погрешности) и компенсировать их током в 30 обмотках обратной связи.

На фиг.1. приведена схема предлагаемого многоканального устройства для измерения температуры вращающегося объекта (вторичная аппаратура по- 35 казана для одного канала преобразования) , на фиг.2-4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (фиг.1) магнитомодуляционные токосъемники 1, <0 число которых равно числу каналов измерения температуры вращающегося объекта, индуктивный токосъемник 2 для передачи сигнала подстройки, индуктивный токосъемник 3 для контро-45 ля температуры холодного спая термопар и вторичную аппаратуру.

Каждый магнитомодуляционный токосъемник 1 состоит из магнитопровода 4, вращающейся обмотки 5 и неподвижных измерительной б, модуляционной 7 обмоток и обмотки 8 обратной связи.

Индуктивный токосъемник 2 включает магнитопровод 9, неподвижную обмотку 10 и ряд вращающихся идентичных _ Обмоток 11, число которых равно,чис- ⁵⁵ лу каналов устройства. Вращающиеся обмотки 11 могут выполняться скрученным проводом, число изолированных жил в котором равно числу каналов устройства. 60

Индуктивный токосъемник 3 включает магнитопровод 12, неподвижную обмотку 13 и вращающуюся обмотку 14. Все токосъемники конструктивно могут выполняться на одном валу в. виде 65 единого блока, стыкуемого с валом вращающегося объекта или охватывающего вращающийся объект или в виде отдельных блоков, валы которых ме· ханически соединяются между собой и с вращающимся объектом муфтами.

На вращающемся объекте расположены термопары 15, число которых равно числу каналов измерения, терморезистор 16 и дополнительные резисторы 17, которые обеспечивают требуемый режим работы термопар 15, например режим . заданного тока, в случае, если активное сопротивление вращающихся обмоток 5 и 11 токосъемников 1 и 2 соответственно и соединительных проводов мало.

Треморезистор 16 располагается непосредственно на холодном спае од ной из термопар 15, и его сопротивление однозначно соответствует температуре спая. Терморезистор 16 может выполняться в виде проволоки из Меди или платины, намотанной непосредственно' на холодный спай термопары 15. При небольших температурах холодного спая термопары 15 возможно использование полупроводниковых терморезисторов. Холодные спаи термопар 15 целесообразно располагать в непосредственной близости друг от дру- . га, чтобы они имели возможно более близкие значения температур. Терморезистор 15 подключен к вращающейся обмотке 14 индуктивного токосъемника 3 .

Термопары 15 включены последовательно с вращающимися обмотками 11 индуктивного токосъемника 2 и резисторами 17 соответственно и соединены с вращающимися обмотками 5 соответствующих магнитомодуляционных ^токосъемников 1. Неподвижная обмотка 13 индуктивного токосъемника 3 подключена к блоку измерения температуры холодного спая тер.лопары 18. Неподвижная обмотка 10 индуктивного токосъемника 2 подключена к выходу генератора 19 сигнала подстройки, который представляет собой генератор пере.ленного напряжения стабильной частоты (-2/кГц) и стабильной амплитуды, значение которой не влияет на магнитное состояние магнитопроводов магнитомодуляционных токосъемников 1 (единицы-десятки милливольт).

Аппаратура обработки измерительного сигнала магнитомодуляционных токосъемников, одинаковая для каждого канала измерения (показана аппаратура только одного канала) включает в себя генератор 20 переменного тока модуляции стабильной частоты и амплитуды тока, согласующий блок 21, режекторный фильтр 22, настроенный на частоту трка модуляции (подавляет сигнал, частота которого равна частоте тока модуляции генератора 20), фильтр 23 верхних частот, полоса пропускания которого начинается с частоты, в нескблько раз (3-4 раза) превышающей частоту тока модуляции генератора 20, первый полосовой фильтр 24, настроенный на частоту 5 сигнала подстройки (выделяет и усиливает сигнал частоты подстройки), демодулятор 25, выделяющих огибающую сигнала подстройки, интегратор 26, выход которого соединен с управляю- 10 щим входом управляемого усилителя 27, фильтр 28 низких частот, настроенный таким образом, что он не пропускает гармоники с частотой, превышающей удвоенную частоту тока модуляции ,5 генератора 20 приблизительно в 2,22,5 раза, второй полосовой фильтр

29, настроенный на удвоенную частоту тока модуляции генератора 20, ключ

30, второй интегратор 31, умножитель 2Q (удвоитель) 32 частоты, выход которого подключен к одному из управляющих входов ключа 30, делитель 33 частоты, один выход которого подключен ко второму управляющему входу ключа 30, а второй - к третьему полосовому фильтру 34, выделяющему основную гармонику, получающуюся после деления делителем 33 частоты, преобразователь 35 напряжение-ток> выход кото рого подключен к неподвижной измерило тельной обмотке 6 магнитомодуляционного токосъемника 1, и регистратор 36, например, стрелочный или цифровой прибор, через который выход управляемого усилителя 27 подключен к 35 обмотке 8 обратной связи магнитомоДуляционного токосъемника 1.

В случае, если выходной сигнал магнитомодуляционного преобразователя 1 снимается не по второй гармо-40 нике тока модуляции генератора 20 переменного тока, а по другой гармонике, например по четвертой, то умножитель 32 частоты умножает в 4 раза, а фильтры 28 и 29 перестроены 45 соответствующим образом.

Устройство работает следующим образом (рассматривается работа одного канала).

Генератор 20 переменного тока создает в обмотке 7 магнитомодуляционно го токосъемника 1 ток, величина которого достаточна для введения магнитоI провода токосъемника в насыщение, ί При отсутствии разницы температур ,, между рабочим и холодным спаями вра- щающейся термопары 15, развиваемая ею ЭДС равна нулю, и постоянный ток во вращающихся цепях не протекает. Сигнал подстройки генератора 19 пере-, дается с помощью индуктивного токосъемника 2 во вращающуюся цепь термопары 15 (термопара 15, вращающиеся обмотки 5 и 11 и резистор 17). При этом в неподвижной измерительной обмотке 6 магнитомодуляционного токо- 65 съемника 1 наводится ЭДС, состоящая из сигнала подстройки генератора 19 и четных и нечетных гармоник тока модуляции генератора 20. Кроме того, через Ьбмотку 6 гонится синусоидальный ток низкой частоты (5-10 Гц), формируемый с помощью цепи, образованной блоками 32-35, поэтому результирующий сигнал на обмотке 6 имеет примерную форму, приведенную на фиг.2 (суммарный сигнал ЭДС частоты подстройки и гармоник частоты тока модуляции генератора 20 промодулирован низкочастотным напряжением).

Указанный сигнал проходит через согласующий блок 21 и далее на вход режекторного фильтра 22, подавляющего первую гармонику тока модуляции генератора 20. Напряжение с выхода режекторного фильтра 22 поступает на входа фильтра 23 верхних частот и фильтра 28 низких частот. Фильтр 23 верхних частот , первый полосовой фильтр 124', демодулятор 25 и интегратор 26 выделяют модулированный по амплитуде сигнал частоты подстройки, выделяют и сглаживают его огибающую и подают на управляющий вход управляемого усилителя 27. При этом значение величины коэффициента усиления усилителя 27 определяется средним значением аплитуды огибающей сигнала подстройки. Одновременно фильтр 28 низких частот и второй полосовой Фильтр 29 выделяют вторую гармонику тока модуляции генератора 20, промодулирован ную низкочастотным синусоидальным напряжением с частотой тока преобразователя 35 напряжениеток, которая поступает на вход ключа 30.

Поскольку на упоавляющие входа ключа 30 подаются низкочастотное прямоугольное напряжение от делителя 33 частоты и прямоугольное напряжение удвоенной частоты модуляции от умножителя 32 частоты, то ключ 30 в течение одного полупериода низкочастотного напряжения работает как инвертирующий детектор, а в течение другого полупериода - как неинвертирующий детектор. Напряжение на выходе ключа 30 при отсутствии разности температур между спаями термопары 15 и отсутствии остаточной намагниченности материала магнитопровода магнитомодуляционного токосъемника 1 имеет некоторую форму (фиг.З).

Для рассматриваемого случая площади положительной и отрицательной полуволны низкочастотного напряжения одинаковы, поэтому на выходе второго интегратора 31 - нулевой сигнал. Соответственно, через регистратор 36 ток по обмотке 8 обратной связи магнитомодуляционного токосъемника 1 не протекает.

В случае, если остаточная намагниченность материала магнитопровода магнитомодуляционного токосъемника 1 отлична от нуля, то остаточный магнитный поток либо суммируется в один из полупериодов, либо вычитается в 5 другом полупериоде из магнитного потока, создаваемого током, протекающим по обмотке б, который вырабатывается преобразователем 35 напряжениеток. Очевидно, что это приводит к 10 появлению разности площадей положительной и отрицательной полуволн напряжения после ключа 30. Пропорциональное разности этин площадей напряжение с выхода второго интегратора 31 15 усиливается усилителем 27, и ток, протекающий через регистратор 36 по обмотке 8 обратной связи, компенсирует этот ложный сигнал. Поэтому перед началом измерений после прогрева ап- 2θ паратуры выставляется ноль у регистратора. 36.

При появлении разности температур между спаями термопары 15 по вращающейся цепи протекает постоянный '25 ток, пропорциональный этой разности. В соответствии с принципом работы магнитомодуляционного токосъемника 1 это вызывает изменение уровня второй гармоники тока модуляции генератора 20 в спектре его выходного сиг- -⁵⁰ нала. Изменение же амплитуда второй гармоники тока модуляции приводит к соответствующему изменению глубины модуляции ее низкочастотным то- _ ком преобразователя 35 напряжениеток (при увеличении амплитуда второй гармоники глубина модуляции уменьшается и наоборот). Соответственно, 1изменяется соотношение площадей отрицательной и положительной полуволн 40 низкочастотного напряжения на выходе управляемого ключа 30 (фиг.4). Тогда на выходе второго интегратора 31 появляется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна 45 разности площадей полуволн (или разности температур между спаями термопары 15), а знак зависит от направления постоянного тока термопары 15 во вращающейся обмртке 5. Это напря- эд жение преобразовывается управляемым усилителем 27 в ток, который через регистратор 36 заводится в обмотку 8 обратной связи магнитомодуляционного токосъемника 1, компенсируя магнитный поток, развиваедай током термопары 15 во вращающейся о/мотке. 5. Значение постоянного тока, протекающего через регистратор 36 в обмотке 8 обратной связи однозначно соответству(ет разности температур между спаями ^w термопары 15.

Окончательное определение температуры вращающегося объекта в месте закладки термопары 15 производится с учетом значения температуры холод- 65 ного спая, измеряемого с помощью терморезистора 16, индуктивного токосъемника 3 и блока 18 измерения.

Блок 18 измерения температуры холодного спая термопары 15 представляет собой известную измеритульную схему с трансформацией сопротивления, однако схема измерения температуры холодного спая может быть выполнена с использованием емкостных токосъемниког.

Изменения коэффициентов преобразования индуктивного токосъемника 2 или магнитомодуляционного токосъемника 1 при изменениях температуры окружающей среда, приводящих к изменению активных сопротивлений обмоток, изменению магнитных свойств материала магнитопровода, воздушных зазоров и т.п., вызывает изменение уровня огибающей сигнала подстройки на выходе первого интегратора 26. Эти Изменения с обратным знаком подаются на управляющий вход усилителя 27, изменяя его коэффициент усиления таким образом, чтобы коэффициент передачи тракта, включающего магнитомодуляционный токосъемник 1, линию связи, согласующий блок 21, режекторный фильтр 22, фильтр 28 низких частот, второй полосовой фильтр 29, ключ 30, второй интегратор 31 и управляемый усилитель 27, оставался постоянным. Тем самым в получающейся компенсационной схеме, исключается влияние мультипликативных составляющих погрешности преобразования. Погрешности преобразования, вносимые фильтром 28 низких частот, вторым полосовым фильтром 29, ключом 30 и интегратором 31, которые работают в узких пределах изменения температуры окружающей среда в нормальных условиях, пренебрежимо малы и практически не влияют на .точность измерения температуры вращающегося объекта.

При изменениях магнитных свойств материала магнитопровода магнитомодуляционного токосъемника 1 с изменением температуры окружающей среды амплитуда второй гармоники тока модуляции генератора 20 также меняется при постоянном входном сигнале, кроме того, изменяется глубина модуляции ее дополнительным низкочастотным сигналом в измерительной обмотке 6. Однако в силу симметрии кривой намагничивания магнитопровода токосъемника 1 амплитуда и площади (положительной и отрицательной полуволн низкочастотного напряжения после ключа 30 изменяются совершенно одинаково (амплитуда либо увеличиваются, либо уменьшаются одновременно, а разность их площадей остается прежней) . Тем самым аддитивная составляющая погрешности коэффициента преоб раэования исключается благодаря используемому методу преобразования.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет повБаленную по сравнению с прототипом точность преобразования благодаря исключению аддитивной погрешности преобразования. По экспертной оценке погрешность измерения температуры вращающегося объекта с помощью предлагаемого устройства уменьшается по сравнению с прототипом на 2-3% в диапазоне рабочих температур магнитомодуляционных токосъемников 1 от 0 до 300-400°С.

Нестабильность нуля устройства на макете, реализованном в лаборатор-15 ных условиях, не превышает 0,15% за 8 ч работы.

Повышение точности измерения температуры вращающегося объекта позволяет повысить достоверность опреде- ; ления запасов прочности у раэрабатыва ёмых газотурбинных двигателей, вращающихся печей и т.п. при проведении их экспериментальных исследований. Кроме того, применение предлагаемого устройства в промышленности (энергетика, промышленность строительных материалов, нефтехимия, химия и т.п) позволяет оптимизирова.ть производственные процессы и получить большое количество дополнительной продукции без дополнительных капитальных вложений. Использование одного экземпляра₁ предлагаемого устройства для термометрирования турбин.разрабатываемых газотурбинных двигателей позволяет получить по экспертной оценке экономическую эффективность до 2030 тыс.руб. в год.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к температурным измерени м и предназначено дл  многоканального измерени  темпе ратуры вращающегос  объекта с помощью термопар. Известны многоканальные устройст ва дл  измерени  температуры вращаю щегос  объекта с помощью термопар,, сигнаш передаетс  на неподвижную аппаратуру с помощью бесконтактных устройств различного типа. Эти устройства содержат р д дополни тельных активных преобразователей, расположенных на вргицающемс  объекте (источники питайи , усилители, модул торы и т.п.), с помощью которых производитс  преобразование час тотного спектра передаваемого сигна ла (сигнала термопаЕ л) . Преобразова ный сигнал передаетс  затем с вращающегос  объекта бесконтактными токосъемными устройствами - емкостными и индуктивными токосъемниками или по радио- и оптическим кангилам на неподвижную аппаратуру где прои водитс  его дальнейша  обработка. Указанные устройства при использовании полупроводниковых коммутаторов позвол ют реализовать многоточеч ное измерение с помощью одного токо-ч съемного узла 1 и Г23. Однако точность измерени  температуры этими устройствами сравнительно невелика, так как активные дополнительные преобразователи, расположенные на вращающемс  объекте, внос т при преобразовании сигналов термопар дополнительные погрешности. Кроме того, наличие источников питани  и йолупроводниковых элементов на вращающемс  объекте принципиально ограничивает максимальную температуру окружающей среды до 125-150 С. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  многоканальное устройство дл  измерени  температуры вращающегос  объекта, передача сигналов термопар в котором осуществл етс  с помощью магнитомодул ционных токосъемников, включающее индуктивный токосъемник с числом вращающихс  обмоток, равным числу каналов устройства , генератор сигнала подстройки , подключенный к неподвижной обмотке индуктивного токосъемника, и содержащее в каждом канале изморе- низ термопару, расположенную на вращающемс  объекте, магнитомодул ционный токосъемник, включающий в себ  магнитопровод и неподвижно расположенные измерительную и модул ционные обмотки и обмотку обратной св зи, а также вращающуюс  обмотку, подключенную через соответствующую вращающуюс  обмотку индуктивного токосъемника к термопаре, генератор переменного тока, подключенный к модул ционной обмотке магнитомодул ционного токосъемника, согласующий блок, подключенный к измерительной обмотке магнитомодул ционного токосъемника, режекторный фильтр настроенный на .частоту генератора переменного тока, подключейный к выходу согласующего блока, управл емый усилитель, подключенный к выходу режекторного фильтра, последовательно соединенные фильтр верхних частот, подключенный к одному из выходов управл емого усилител , первый полосовой фильтр, настроенный на частоту генератора подстройки, демодул тор и первый интегратор, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого усилител , и последовател но соединенные фильтр низких частот, подключенный ко второму выходу управл емого усилител , второй полосовой фильтр, настроенный на удвоенную частоту генератора переменного тока, выпр митель и второй интегратор, под ключенный через регистратор к обмотке обратной св зи магнитомодул ционного токосъемника. Контроль температуры холодных слоев вращающихс  термопар производитс  с помощью терморезистора , расположенного на спае од ной из термопар и подключенного к вращающейс  обмотке второго индуктивного токосъемника, неподвижна  об мотка которого подключена к блоку из мерени  температуры холодного сло . Данное устройство позвол ет.производить измерение температуры вращающегос  объекта с повышенной точностью , так как изменение коэффициентов преобразовани  магнитомодул. ционнЫх токосъемников при изменени х параметров магнитной цепи (воздушных зазоров, смещений вращающейс  обмотки относительно неподвижных и т.п.), происходгдт при колебани х температуры окружающей среды и в процессе работы токосъемников, компенсируютс  вторичной аппаратурой 31. Однако передача по тракту преобразовани  дополнительного сигнала подстройки и изменение в соответствии с уровнем его огибающей коэффици ента усилени  управл емого усилител  позвол ют устранить только мульти пликативную составл ющую погрешности коэффициента преобразовани  магнитомодул ционных токосъемников. Аддитив нал составл юща  погрешности последних определ етс  остаточной намагниченностью материала магнитопровода, изменени ми магнитной проницаемости и реализованным в прототипе методом устранить, ее принципиально невозможно . Учитыва , что магнитна  проницаемость , например., пермаллоев измен етс  в среднем на 0,09-0,16%, то при изменении температуры окружающей среды от 20 до аддитивна  погрешность коэффициента преобразовани  может только за счет этого фактора составл ть до 2-3%. В итоге точность измерени  температуры вращающегос  объекта при колебани х температуры окружающей среды в месте расположени  магнитомодул ционных токосъемников в широких пределах оказываетс  недостаточно высокой. Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры вращающегос  объекта за счет исключени  . аддитивной составл ющей погрешности преобразовани  магнитомодул ционных токосъемников. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  температуры вращающегос  объекта, включающее индуктивный токосъемник с числом вращающихс  обмоток, равным числу каналов устройства, генератор сигнала подстройки, подключенный к неподвижной обмотке индуктивного токосъемника/ и содержащее в каждом канале измерени  термопару, расположенную на вращающемс  объекте, магнитоМодул ционный токосъемник, включающий в себ , магнитопровод и неподвижно расположенные измерительную и модул ционную обмотки и обмотку обратной св зи, а также вращающуюс  обмотку, подключенную через соответствующую вращающуюс  обмотку индуктивного токосъемника к термопаре,генератор переменного тока, подключенный к модул ционной обмотке магнитомодул ционного токосъемника , согласующий блок, подключенный к измерительной обмотке магнитомодул цион ного токосъемника, режекторный фильтр, настроенный на частоту генератора переменного тока, подключенный к выходу согласующего блока , управл емый усилитель, последовательно соединенные фильтр верхних . частот, подключенный к выходу режекторного фильтра, первый полосовой фильтр, настроенный на частоту генератора подстройки, демодул тор и первый интегратор, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого усилител , выход которого подключен через регистратор к обмотке обратной св зи магнитомодул ционного преобразовател , соединенные последовательно фильтр низких частот, подключенный к выходу режекторного фильтра, второй полосовой фильтр, настроенный на удвоенную частоту генератора переменного тока, а также второй интегратор, в каждый канал введены последовательно соеди ненные умножитель частоты, делитель частоты, третий полосовой фильтр и преобразователь напр жен не-ток, а также ключ, вход которого подключен к выходу второго полосового фильтра а выход подключен ко входу второго интегратора, причем вход умножител  частоты подключен к выходу генератора переменного тока, выход преобразовател  напр жение-ток подключен к неподвижной измерительной обмотке магнитомодул ционного токосъемника, один управл ющий вход ключа соединен с выходом умножител  частоты, второй управл ющий вход ключа соединен с выходом делител  частоты, а выход второго интегратора подключен ко входу управл емого усилител . Введение дополнительной низкочаототной модул ции посредством введенной цепи из последовательно соединенных умножител .частоты, делител  частоты, третьего полосового фильтра и преобразовател  напр жение-ток позвол ет с помощью ключа выдел ть изменени  коэффициентов преобразовани  магнитомодул ционных токосъемников (аддитивна  составл юща  погроаности ) и компенсировать их током обмотках обратной св зи. На фиг.1. приведена схема предлагаемого многоканального устройства дл  измерени  температуры вращающего с  объекта (вторична  .аппаратура показана дл  одного канала преобразова ни ) , на фиг.2-4 - диаграммы напр же ний, по сн ющие работу устройства. Устрюйство содержит (фиг.1) магнитомодул ционные токосъемники 1, число которых равно числу каналов из мерени  температуры вращающегос  объекта, индуктивный токосъемник 2 дл  передачи сигнсьла подстройки, индуктивный токосъемник 3 дл  контро л  температуры холодного спа  термопар и вторичную аппаратуру. Каждый магнитомодул ционный токосъемник 1 состоит из магнитопровода 4, вращающейс  обмотки 5 и неподвижных измерительной б, модул ционной 7 обмоток и обмотки 8 обратной св зи. Индуктивный токосъемник 2 включает магнитопровод 9, неподвижную обмо ку 10 и р д вращающихс  идентичных обмоток 11, число которых равно, числу каналов устройства. Вращающиес  обмотки 11 могут выполн тьс  скрученным проводом, число изолированных лил в котором равно числу канешов ус ройства. Индуктивный токосъемник 3 включает магнитопровод 12, неподвижную об:мотку 13 и вращающуюс  обмотку 14. Все токосъемники конструктивно могут выполн тьс  На одном валу в.. виде единого блока, стыкуемого с валом вращающегос  объекта или охватывающего вращающийс  объект или в виде отдельных блоков, валы которых ме ханически соедин ютс  между собой и с вращающимс  объектом муфтами. На вращающемс  объекте расположены термопары 15, число которых равно числу каналов измерени , терморезистор 16 и дополнительные резисторы 17, которые обеспечивают требуемый режим работы термопар 15, например режим заданного тока, в случае, если активное сопротивление вращающихс  обмоток 5 и 11 токосъемников 1 и 2 соответственно и соединительных проводов мешо. Треморезкстор 16 располагаетс  непосредственно на холодном спае одной из тер1адпар 15, и его сопротивление однозначно соответствует температуре спа . Терморезистор 16 может выполн тьс  в виде проволоки из меди или платины, намотанной непосредственно на холодный спай термопары 15. При небольших теглпературах холодного спа  термопары 15 возможно использование полупроводниковых терморезисторов . Холодные спаи термопар 15 целесообразно располагать в непосредственной близости друг от дру- . га, чтобы они имели возможно более близкие значени  температур.-Терморезистор 15 подключен к вращающейс  обмотке 14 индуктивного токосъемника 3 . Термопары 15 включены последовательно с вращающимис  обмотками 11 индуктивного токосъемника 2 и резисторами 17 соответственно и соединены с вращающимис  обмотками 5 соответствующих магнитомодул ционных окосъемников 1. Неподвижна  обмотка 13 индуктивного токосъемника 3 подключена к блоку измерени  температуры холодного спа  терглопары 18. Неподвижна  обмотка 10 индуктивного токосъемника 2 подключена к выходу генератора 19 сигнала подстройки, который представл ет собой генератор переменного напр жени  стабильной частоты (-2/кГц) и стабильной амплитуды, значение которой не вли ет на магнитное состо ние магнитопроводов магнитомодул ционных токосъемников 1 (единицы-дес тки милливольт). Аппаратура обработки измерительного сигнала магнитомодул ционных токосъемников, одинакова  дл  каждого канала измерени  (показана аппаратура только одного канала) включает в себ  генератор 20 перб менного тока одул ции стабильной частоты и ампитуды тока, согласующий блок 21, ежекторный фильтр 22, настроенный а частоту тока модул ции (подавл ет игнал, частота которого равна частое тока модул ции генератора 20), фильтр 23 верхних частот, полоса пропускани  которого начинаетс  с частоты, в нескблько раз (3-4 раза) превышающей частоту тока модул ции генератора 20, первый полосовой фильтр 24, настроенный на частоту сигнала подстройки (выдел ет и усиливает сигнал частоты подстройки), демодул тор 25, выдел ющих огибающую сигнала подстройки, интегратор 26, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого усилител  27 фильтр 28 низких частот, настроенный таким образом, что он не пропускает гармоники с частотой, превьш1а:ющей удвоенную частоту тока модул ции генератора 20 приблизительно в 2,22 ,5 раза, второй полосовой фильтр 29,настроенный на удвоенную частоту тока модул ции ген.ератора 20, ключ 30,второй интегратор 31, умножитель ( удвоитель) 32 частоты, выход которо го подключен к одному из управл ющих входов ключа 30, делитель 33 частоты один выход которого подключен ко второму управл ющему входу ключа 30, а второй - к третьему полосовому фильтру 34, выдел ющему основную гармонику, получающуюс  после деле ,; ни  делителем 33 частоты, преобразователь 35 напр х ение-ток выход кото рого подключен к неподвижной измерительной обмотке 6 магнитомодул ционного токосъемника 1,, и регистратор 36, например, стрелочный или цифровой прибор, через который выход управл емого усилител  27 подключен к обмотке 8 обратной св зи магнитомоДул ционного токосъемника 1. В случае, если выходной сигнал Магнитомодул ционного преобразовател  1 снимаетс  не по второй гар лонике тока модул ции генератора 20 переменного тока, а по другой гармонике , например по четвертой, то ум ножитель 32 частоты умножает в 4 раза , а фильтры 28 и 29 перестроены соответствующим образом. Устройство работает следующим об разом (рассматриваетс  работа одног канала). Генератор 20 переменного тока СО дает в обмотке 7 магнитомодул ционн го токосъемника 1 ток, величина кот рого достаточна дл  введени  магнит I провода токосъемника в насыщение. I При отсутствии разницы температу йежду рабочим и холодным спа ми вра щающейс  термопары 15,развиваема  ею ЭДС равна нулю, и посто нный ток во вращающихс  цеп х не протекает. Сигнал подстройки генератора 19 пер даетс  с помощью индуктивного токосъемника 2 во вращающуюс  цепь терм пары 15 (термопара 15, вращающиес  обмотки 5 и 11 и резистор 17). При этом в неподвижной измерительной об мотке б Магнитомодул ционного токоъемника 1 наводитс  ЭДС, состо ща  з сигнала подстройки генератора 19 четных и нечетных гap «эиик тока одул ции генератора 20. Кроме того, ерез Ьбмотку 6 гонитс  синусоидальый ток низкой частоты (5-10 Гц), ормируемый с помощью цепи, образованной блоками 32-35, поэтому результирующий сигнал на обг-ютке 6 имеет римерную форму, приведенную на фиг.2 (суммарный сигнал ЭДС частоты подстройки и гармоник частоты тока модул ции генератора 20 промодулирован низкочастотным напр жением), Указанный сигнал проходит через согласующий блок 21 и далее на вход режекторного фильтра 22, подавл ющего первую гармонику тока модул ции генератора 20. Напр жение с выхода режекторного фильтра 22 поступает на входы фильтра 23 верхних частот и фильтра 28 низких частот. Фильтр 23 ерхних частот, первый полосовой фильтр 124, демодул тор 25 и интегратор 26 выдел ют модулированный по амплитуде сигнал частоты подстройки, выдел ют и сглаживают его огибающую и подают на управл ющий вход управл емого усилител  27. При этом значение величины коэффициента усилени  усилител  27 определ етс  средним значением аплитуды огибающей сигнала подстройки. Одновременно фильтр 28 низких частот и второй полосовой фильтр 29 выдел ют вторую гармонику тока модул ции генератора 20, промодулирован ную низкочастотным синусоидальным напр жением с частотой тока преобразовател  35 напр жениеток , котора  поступает на вход ключа 30. Поскольку на упоавл ющие входы ключа 30 подаютс  низкочастотное пр моугольное напр жение от делител  33 частоты и пр моугольное напр жение удвоенной частоты модул ции от умножител  32 частоты, то ключ 30 в течение одного полупериода низкочастотного напр жени  работает как инвертирующий детектор, а- в течение другого полупериода - как неинвертирующий детектор. Напр жение на выходе ключа 30 при отсутствии разности температур между спа ми термопары 15 и отсутствии остаточной намагниченности материала магнитопрювода магнито- . модул ционного токосъемника 1 имеет некоторую форму (фиг.З). Дл  рассматриваемого случа  площади положительной и отрицательной полуволны низкочастотного напр жени  одинаковы, поэтому на выходе второго интегратора 31 - нулевой сигнал. Соответственно, через регистратор 36 ток по обмотке 8 обратной св зи Магнитомодул ционного токосъемника 1 не протекает. В случае, если остаточна  намагниченность материала магнитопровода магнитомодул ционного токосъемника 1 отлична от нул , то остаточнып маг нитный поток либо суммируетс  в один из полупериодов, либо вычитаетс  в другом полупериоде из магнитного поTOifa/ создаваемого током, протекающи по обмотке б, который вырабатываетс  преобразователем 35 напр жениеток . Очевидно, что это приводит к по влению разности площадей положите льной и отрицательной полуволн напр  жени  после ключа 30. Пропорциональное разности этих площадей напр жение с выхода второго интегратора 31 усиливаетс  усилителем 27, и ток, протекающий через регистратор 36 по обмотке 8 обратной св зи, компенсиру ет этот ложный сигнал. Поэтому перед началом измерений после прогрева аппаратуры выставл етс  ноль у регистратора . 36, При по влении разности Tet/inepaтур между спа ми термопари 15 по вра щающейс  цепи протекает посто нный ток, пропорциональный этой разности. В соответствии с принципом работы магнитомодул ционного токосъемника 1 это вызывает изменение уровн  второй гармоники тока 14ОДУЛЯЦИИ генератора 20 в спектре его выходного сигнала . Изменение же амплитуды второй гармоники тока модул ции приводит к соответствующе1 1у изменениюглубины модул ции ее низкочастотным током преобразовател  35 напр жениеток (при увеличении амплитуды второй гармоники глубина модул ции уменьшаетс  и наоборот). Соответственно, |измен етс  соотношение площадей отрицательной и полохштельной полуволн низкочастотного нготр жени  на выходе управл емого ключа 30 (фиг..4) . Тогда на выходе второго интегратора 31 по вл етс  посто нное напр жет1ие, величина которого пропорциональна разности площадей полуволн (или разности температур между спа ми термопа{%1 15), а знак зависит от направленна посто нного тока термопары 15 во вращающейс  обмртке 5. Это напр жение преобразовываетс  управл емс  усилителем 27 в ток, через регистратор 36 заводитс  в обмотку. 8 обратной св зи магнитомодул ционного токосъемника 1, ко в1енсиру  магнитный поток, развивае1влй током термопа ры 15 во вращающейс  оомотке.. 5. Значение посто нного тока, протекающего через регистратор 36 в обмотке 8 об|ратной св зи однозначно соответству|ет разности температур между спа ми термопа1 л 15. Окончательное определение темпера туры вращгиощегос  объекта в месте закладки термопары 15 производитс  с учетом значени  температуры холодного спа , измер емого с помощью теруюрезистора 16, индуктивного токосъемника 3 и блока 18 измерени . Блок 18 изг- ерени  теютературы холодного спа  термопары 15 представл ет собой известную измеритульную схему с трансформацией сопротивлени , однако схема измерени  температуры холодного спа  может быть выполнен а с использованием емкостных токосъемниког. Изменени  коэффициентов преобразовани  индуктивного токосъемника 2 или магнитомодул ционного токосъемника 1 при изменени х температуры окружающей среды, привод щих к изменению активных сопротивлений обмоток, изменению магнитных свойств материала магнитопровода, воздушных зазоipoB и т.п., вызывает изменение уровн  огибающей сигнала подстройки на выходе первого интегратора 26, Эти ti3MeHeHHH с обратным знаком подгиотс  на управл ющий вход усилител  27, измен   его коэффициент усилени  таким образом, чтобы коэффициент передачи тракта, включающего магнитомодул циоиный токосъемник 1, линию св зи, согласующий блок 21, рексекторный фильтр 22, фильтр 28 низких частот, второй полосовой фильтр 29, ключ 30, второй интегратор 31 и управл емый усилитель 27, оставалс  посто нным. Тем самым в получающейс  коглпенса: .ционной схеме, исключаетс  вли ние мультипликативных составл ющих погрешности преобразовани . Погрешности преобразовани , вносимые фильтром 28 низких частот, вторым полосовым фильтром 29, ключом 30 и интегратором 31, которые работают в узких пределах изменени  температуЕ л окружающей среды в нормальных услови х, пренебрежимо малы и практически не вли ют на.точность измерени  температуры вращающегос  объекта. При изменени х магнитных свойств материала магнитопровода магнитомодул ционного токосъемника 1 с изменением телшературы окружающей среды амплитуда второй гармоники тока модул ции генератора 20 также мен етс  при посто нном входном сигнале, кроме того, измен етс  глубина модул ции ее дополнительным низкочастот|ным сигналом в измерительной обмотке 6. Однако в -силу симметрии кривой намагничивани  магнитопровода токосъемника 1 амплитуды и площади положительной и отрицательной полуволн низкочастотного напр жени  поспе ключа 30 измен ютс  совершенно одинаково {амплитуды либо увеличиваютс , либо уменьшаютс  одновременно, а разность их площадей остаетс  прежней ) . Тем Сс1мым аддитивна  составл юща  погрешности коэффициента преобразовани  исключаетс  благодар  используемому методу преобразовани . Таким образом, предлагаемое устройство имеет повьшенную по сравнению с прототипом точность преобразовани  благодар  исключению аддитивной погрешности преобразовани . По .экспертной оценке погрешность измерени  температуры вращающегос  объекта с помошью предлагаемого устройства уменьшаетс  по сравнению с прототипом на 2-3% в диапазоне рабрчих температур магнитомодул ционных токосъемников 1 от О до 300-400°С. Нестабильность нул  устройства на макете, реализованном в лабораторних услови х, не превышает 0,15% за 8 ч работы. Повышение точности измерени  температуры вращающегос  объекта позвол ет повысить достоверность определени  запасов прочности у разрабатыва емых газотурбинных двигателей, вращающихс  печей и т.п. при проведении их экспериментальных исследований. Кроме того, применение предлагаемого устройства в промышленности (энергетика , промышленность строительных материалов, нефтехими , хими  и т.п) позвол ет оптимизирова.ть производственные процессы и получить большое количество дополнительной продукции без дополнительных капитальных вложений . Использование одного экземпл  ра предлагаемого .устройства дл  термометрировани  турбин. оазрабатЙ1ва емых газотурбинных двигателей позвол ет получить по экспертной оценке эконс 1ическую эффективность до 20- 30 тыс.руб. в год. Формула изобретени  Многоканальное устройст1во дл  измерени  температура вращающегос  объекта, включгиощее индуктивный токосъемник с числом вращающихс  обмоток , равным числу каналов устройства , генератор сигнала подстройки, подключенный к неподвижной обмотке индуктивного токосъемника, и содержащее в каждом канапе измерени  термопару , расположенную на вращающемс  объекте, магнитомодул цио ный то косъемник, включающий в себ  магнит провод и неподвижно расположенные и .. . ... - мерительную и |модул ционныё обмотки и обмотку обратной св зи, а также вращающуюс  обмотку, подключенную через соответствующую вргицающуюс  обмотку индуктивного токосъемника к wuwui ПЕ1/4У « V iWftv t oerorinjvai л термопаре, генератор переменного то к, подключенный к модул ционной обмотке магнитомодул ционного токосъемника , согласующий блок, подключенный к измерительной обмотке магнитомодул ционного токосъемника, режекторный фильтр, настроенный на частоту генератора пермвнного тока, подключенный к выходу согласующего блока, управл емый усилитель, выход которого подключен через регистратор к обмотке обратной св зи магнитонодул ционного токосъемника, последовательно соединенные фильтр верхних частот, подключенный к выходу режекторного Фильтра, первый полосовой, фильтр. настроенный на частоту генератора подстройки, демодул тор и первый интегратор , выход которого подключен к управл ющему входу управл емого усилител , соединённые последовательно фильтр низких частот, пoдIfлючeнный к выходу режекторного фильтра, и второй полосовой фильтр, настроенный на удвоенную частоту генератора переменного тока, а также второй интегратор. ° ающее с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  температуры вращающегос  объекта за счет исключени  аддитивной составл ющей погрешности.преобразовани  магнитомодул ционных токосъемников, в каждый канал введены последовательно включенные умножитель .Частоты, делитель частоты, третий полосовой фильтр и преобразователь напр жение-ток, а уакже ключ, вход которого подключен к выходу второго полосового фильтра, а выход подключен к входу второго интегратора, причем вход у1«ожител  частоты подключен к выходу генератора переменного тока, выход преобразовател  напр жение-ток подключен к неподвижной измерительной обмотке магнитомодул ционного токосъемника, один управл ющий вход ключа соединен с выходом улшожител  частоты, второй управл ющий вход ключа соединен с выходом делител  частоты, а выход второго интегратора подключен к входу управл емого усилител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Самбурский А.И., Новик В.К. Бесконтактные измерени  параметров вращающихс  объектов. М., Машиностроение , 1976, с. 13-17. О . f imtff Ы U Т
2. 2.Богаеико И.Ц. Контроль температуры электрических машин, Техника , 1975, с. 94-130, 149-162.
3. 3.Авторские свидетельство СССР 2768524/18-10, кл. G 01 К 13/08, . --г ----28 .11.79 (прототип).

   Л7,«

   i.c