SU945682A1 - Устройство дл дистанционного измерени температуры - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к теплотех ническим измерени м и предназначено , главным образом, дл  измерени  температуры в услови х воздействи  сильных электромагнитных полей, например , в труднодоступных участках силовых трансформаторов, электродви гателей и других электрических маши и аппаратов. Известно устройство дл  измерени  температуры, содержащее источни света и фотоприемник, подключенные через волоконные световоды к термочувствительному элементу, выполненному в виде полупроводниковой пластины, прикрепленной одной сторо ной к торцу световодов, на другой стороне которой укреплена стекл нна  поворотна  призма с отражающим покрытием 1 . Такое устройство обладает низкой точностью измерени  температуры вследствие нестабильности источника света и всего оптического тракта передачи информации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  дистанционного измерени  температуры, содержащее источник света с блоком регулировки, два фотоприемника, подключенные через двухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управл ющему входу блока регулировки, и термочувствительный элемент, соединенный световодами с источником света и фотоприемниками, и выполненный в виде полупроводниковой пластины, размещенной на части основани  стекл нной поворотной призмы, на другой части которого расположена стекл нна  пластина t2. Однако данное устройство не обладает высокой точностью измерени  температуры , особенно в процессе длительных и непрерывных измерений, что обусловлено целым р дом факторов.

Изменени  спектрального состава светового потока источника света (например , сдвиг максимума спектра излумени  светодиода) при изменени х температуры окружакхцей среды в процессе естественного старени , а также при изменении тока, через источник света сказываютс  на сигналах измерительного и опорного каналов по-разному, так как в измерительном канале спектр излучени  источника света ограничен краем полосы поглощени  пластины полупроводника датчика температуры, а в опорном канале не ограничен.

Малый диапазон регулировки мощности источника света изменением тока через него так же  вл етс  существенным недостатком известного устройства с. Например, дл  светодиода АЛ 108А по паспорту максимальный посто нный ток оставл ет 100 мА. Изменени  же светопропускани  оптического тракта передачи на практике оказываютс  столь значительным, что происходит перегрузка источника света и быстрый выход его из стро . Тем же недостатком обладают и широкополосные источники света, например лампы накаливани .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры в услови х длительной эксплуатации устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство введен отрезающий светофильт, установленный между фо-. топриемником, включенным в канал управлени  источником света электронноизмерительной схемы, и торцом световода , соединенного со стекл нной пластиной

(1ричем источник света с блоком регулировки содержит светодиод, подключенный к выходу управл емого генератора импульсов, а оба канала электронно-измерительной схемы содержат последовательно соединенные усилител и интегрируюсчий операционный преобразователь«

Кроме того, электронно-измерительна  схема снабжена блоком термостатировани  с датчиком температуры, подключенным в ЦЕПЬ регулировки коэффициента усиленигС одного из усилителей

Установка отрезающего светофильтра меиаду фотоприемником канала управлени  источником света (опорном канале) и торцом световода, соединенного со стекл нной пластиной датчика, устран ет погрешность измерени , вызванную изменени ми спектра излучени  источника света, так как при

наличии этой пластины изменени  в спектре источника света (например, сдвиг максимума спектра излучени  светодиода) оказываютс  идентично как в измерительном, так и в опорном

каналах.

Введенный в устройство управл емый генератор импульсов с регули-г ровкой либо частоты его импульсов при заданных их длительности и амплитуде, либо с регулировкой амплитуды импульсов при заданных их длительности и частоте, позвол ет значительно расширить пределы регулировки изменени  светопропускани  оптическоQ го тракта передачи информации, так как максимальный импульсйый ток светодиодов много больше максимального посто нного тока.

На чертеже приведена схема уст5 роиствао

Устройство содержит светодиод 1, подключенный к выходу управл емого генератора 2 импульсов и соединенный световодом 3 с полупроводниковой k и стекл нной 5 пластинами, которые размещены на основании стекл нной поворотной призмы 6 и соединены световодами 7 и 8 с фотоприемниками 9 и 10, отрезающий светофильтр 18, установленный между торцом световода 8 и фотоприемником 10, двухканальную электронно-измерительную схему в составе последовательно соединенных усилителей 11 и 12 и интегрирующих операционных преобразователей 13 и Т и блока 15 термостатировани  с датчиком 16 температуры и регистратор 17

Устройство работает следующим образом .

Claims (3)

1. Импульсы светового потока от источника 1 света через световод 3 поступают к полупроводниковой k и стекл нной 5 пластинам и далее через поворотную стекл нную призму 6, вновь пройд  полупроводниковую А и стекл нную 5 пластины, выход т по световодам 7 и 8, Импульсный световой поток, вышедший из световода 5 8, соединенного со стекл нной пластиной 5, проходит светофильтр 18 и поступает на фотоприемник 10. Импульсный световой поток, вышедший из световода 7, присоединенного к полупроводниковой пластине , посту пает непосредственно на фотоприемник 9. Пропорциональные этим световым потокам электрические импульс на выходе фотоприемников 9 и 10 уси ливаютс  усилител ми 11 и 12, а затем преобразуютс  в посто нные напр жени  интеграторами 13 и И, при чем на выходе интегратора 14 присутствует посто нное напр жение, не завис щее от измер емой температуры , но завис щее от различных дестабилизирующих факторов, а на выходе интегратора 13 присутствует посто нное напр жение, пропорциональное измер емой температуре, которое поступает на регистрирующий прибор 17. Выходной сигнал интегратора If поступает на управл ющий вход генератора 2, при этом стабили заци  измерительного сигнала за сче компенсации дестабилизирующих факторов может быть осуществлена следующими методами: регулировкой частоты импульсов генератора 2, а зна чит частоты включений источника 1 света, при заданных длительности и амплитуде этих импульсов (например, частотно-импульсна  модул ци ); регулировкой длительности импульсов генератора 2 (источника 1 света) пр заданных частоте и амплитуде этих импульсов (например, широтно-импуль на  модул ци ) и регулировкой ампли туды импульсов генератора 2 {источника 1,света) при заданных частоте; и длительности этих импульсов (н пример, амплитудно-импульсна  модул ци ) . Так как посто нное напр жение на выхрде интегратора в определенных пределах пропорционально частоте, длительности и амплитуде импульсов, приход щих на его вход, то стабилизаци  измерительного сигнала осуществима в предлагаемом устройстве любым из этих методов,причем в широких пределах. Изменени  спектрального состава источника света (например, сдвиг максимума спектра излучени  светодиода ), возникающие в результате естественного старени  источника св та, а также в результате изменений электрического -сигнала через него, также как и изменени  светопропускани  оптического канала передачи, благодар  наличию в опорном канале 6 отрезающего светофильтра 18, вли ют на измерительный и опорный сигналы в равной степени и компенсируютс  одной из указанных регулировок импульсов генератора 2а Отражающий светофильтр 18 дл  достижени  высокой точности измерени  может быть выполнен в виде полупроводниковой пластины, аналогично полупроводниковой пластине термочувствительного элемента. Дл  снижени  вли ни  изменени  температуры окружающей среды источник 1 света, фотоприемники 9 и 10, светофильтр 18 и узлы электронноизмерительной схемы могут быть размещены в теплоизолирующем корпусе 19 посто нство температуры внутри которого обеспечиваетс  блоком 15 термостатировани . При этом выходной сигнал датчика 16 температуры поступает также на вход регулировки коэффициента усилени  одного из усилителей , например 11, чем обеспечиваетс  компенсаци  малых изменений температуры внутри корпуса 19. Дл  обеспечени  надежнойзащиты световодов при длительной эксплуатации они могут быть помещены в чехол из фторопластовой пленки 20. Предлагаемое устройство обеспечивает точность измерени  температуры не менее ±1,5 при непрерывном решений работы 1 год. Это позвол ет создать оптимальный режим работы силовых трансформаторов , так как точный и непрерывный контроль температуры опасной зоны позвол ет эксплуатировать тр ансформаторы с повышенной нагрузочной мощностью , а также повзол ет вводить оптимальные конструктивные решени  в трансформаторе и экономить дорогосто щие материалы, что приводит к соответствующему экономическому эффекту . Формула изобретени  1. Устройство дл  дистанционного измерени  температуры, содержащее источник света с блоком регулировки , два фотоприемника, подключенные через двухканальную электронно-измерительную схему к регистратору и управл ющему входу блока регулировки , и термочувствительный элемент , соединенный световодами с источником света и фотоприемниками, и выполненный в виде полупроводниковой пластины, размещенной на части основани  стекл нной поворотной приз мы, на другой части которого расположена стекл нна  пластина, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  в услови х длительной эксплуатации, в него введен отрезающий светофильтр установленный между фотоприемником, включенным в канал управлени  источником света электронно-измерительной схемы, и торцом световода, соединенного со стекл нной пластиной.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающийс  тем, что источник света с блоком регулировки содержит светодиод, подключенный к выходу управл емого генератора импульсов, а

   5(828

   оба канала электронно-измерительной схемы содержат последовательно соединенные .усилитель и интегрирующий операционный преобразователь. -5
3. 3. Устройство по пПо 1 и 2, отличающеес  тем, что двухканальна  электронно-измерительна  схема снабжена блоком термостатировани  с датчиком температуры, подключенным в цепь регулировки коэффициента усилени  одного из усилителей .

   Источники информации, 15 прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 669221, кл. G 01 К 11/12, 1977.

   2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2793296/18-10,

   кл„ G 01 К 11/12, .07.79.

   13

   X

   20

   X

   го