×
23.10.2018
218.016.9537

Устройство для измерения температуры

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002670355
Дата охранного документа
22.10.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Устройство для измерения температуры относится к области информационно-измерительной техники. Заявлено устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты. Причем в качестве усилителя служит магнитный усилитель, а выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя. Рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением. Выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, а второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока. Выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты. Технический результат - повышение точности измерения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технике измерения физических параметров, в частности, для измерения температуры объектов и может быть использовано для управления технологическими процессами в металлургической промышленности.

Известно устройство для измерения температуры вращающегося объекта с помощью объемного резонатора (см. В.А. Викторов, Б.В. Лункин, А.С. Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических параметров. - М.: Энегоатомиздат, 1989, 190 стр.). Чувствительным элементом в этом устройстве служит объемный СВЧ резонатор, изготовленный из материала с большим коэффициентом теплового расширения, например, алюминия. Резонатор размещается непосредственно на контролируемом объекте. Устройство помимо резонатора содержит передающую и приемную антенны, СВЧ генератор для возбуждения резонатора, усилитель, блок сравнения частот и регистратор. При изменении температуры объекта и резонатора изменяются геометрические размеры последнего и, следовательно, для изменения его резонансной частоты Δf можно записать

Δf=fα/(1-αt),

где α - коэффициент линейного расширения материала резонатора, t - температура объекта, f - резонансная частота резонатора. Отсюда видно, что по изменению резлнансной частоты резонатора можно судить об изменении температуры объекта.

К недостатку этого известного устройства можно отнести нестабильность электромагнитного сигнала при его распространении от предающей антенны до резонатора и от резонатора до приемной антенны из-за влияния внешних помех.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип измеритель температуры непосредственных отсчетов (см. RU 2017088 С1, 30.07.1994), содержащий термопару, подключенную к входам первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом суммирующего усилителя. Второй вход суммирующего усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, один вход которого соединен с датчиком температуры, а второй - с выходом источника опорного напряжения, выполненного на транзисторах, резисторах и третьем дифференциальном усилителе. В этом устройстве по выходному напряжению суммирующего усилителя измеряют температуру контролируемой среды.

Недостатком этого известного устройства можно считать низку точность из-за нестабильности амплитуды выходного напряжения суммирующего усилителя, связанной с температурными влияниями на транзисторы и резисторы источника опорного напряжения.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения температуры.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты, в качестве усилителя служит магнитный усилитель, причем выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя, рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением, выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока, выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, определение изменения частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты дает возможность измерить температуру объекта частотой.

Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу измерения температуры на основе определения частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Данное устройство содержит чувствительный элемент 1, источник переменного тока 2, магнитный усилитель 3, выпрямитель с регулируемым напряжением 4, микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты 5, источник постоянного тока 6 и измеритель частоты 7.

Устройство работает следующим образом. Термопара 1 (чувствительный элемент) припаивается к объекту, температура которого измеряется (объект на рисунке не показан). При нагревании (охлаждении) объекта термопара вырабатывает термоЭДС, величина которой зависит от состава проводников, образующих термопару, и разности температур рабочего и свободного концов термопары. После этого сигнал (постоянный) термопары поступает на обмотку управления магнитного усилителя 3. В данном случае данный магнитный усилитель состоит из обмотки управления и рабочей обмотки, соединенной последовательно с нагрузкой (выпрямителем с регулируемым напряжением 4), и подведено к ней переменное напряжение от источника переменного тока 2. По принципу работы магнитного усилителя, представляющего собой дроссель насыщения, при протекании постоянного тока управления Iy в обмотке управления, реактивное индуктивное сопротивление рабочей обмотки за счет изменения магнитной проницаемости сердечника, резко уменьшается, что приведет к увеличению тока Iн, протекающего через рабочую обмотку и выпрямитель 4 (нагрузку). В рассматриваемом случае, так как нагрузка и рабочая обмотка магнитного усилителя питаются от источника переменного тока, то усиленный сигнал на нагрузке будет зависеть от тока Iy, величины выходного сигнала источника переменного тока Uc и активных сопротивлений и индуктивности соответственно нагрузки и дросселя. Отсюда можно заключить, что при постоянной величине Uc, изменением Iy в обмотке управления магнитного усилителя (изменение активных сопротивлений и индуктивности нагрузи и дросселя), можно обеспечить управление переменным напряжением на нагрузке, т.е. на входе выпрямителя. Следовательно, в данном случае получаем, что выходной сигнал выпрямителя с регулируемым напряжением, благодаря преобразованию магнитным усилителем термоЭДС термопары, может быть использован для последующего преобразования. В силу этого в данном техническом решении, с выхода выпрямителя с регулируемым напряжением сигнал подают на первое плечо (варактор) микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты 5. Предварительно для генерирования электромагнитных колебаний микроволновым генератором, его второе плечо подключают к выходу источника постоянного тока 6. Для фиксации электромагнитных колебаний выходной сигнал генератора подают на вход измерителя частоты 7.

При наличии температуры объекта контроля окружающей среды, с помощью выпрямителя с регулируемым напряжением, устанавливают на входе варактора микроволнового генератора нулевое напряжение и фиксируют частоту микроволнового генератора измерителем частоты. Обозначим эту частоту fo. При нагревании объекта величина термоЭДС чувствительного элемента увеличится. В данном случае пропорционально увеличится и напряжение на варакторе микроволнового генератора, что приведет в свою очередь перестройку по частоте генератора, т.е. увеличение его частоты. Обозначим эту частоту ft. В силу этого по разности частот ft-fo можно определить изменение температуры объекта при его нагревании от температуры окружающей среды до какого-нибудь ее значения. Здесь принимается, что ft>fo (увеличение напряжения на варакторе приводит к увеличению частоты генератора). При охлаждении объекта (уменьшение напряжения на варакторе), наоборот уменьшится частота генератора. Отсюда вытекает, что измерение частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты при его перестройке, обусловливает произвести измерение текущего значения температуры объекта частотой микроволнового генератора.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении измерение частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, при его частотной перестройке, дает возможность измерить температуру объекта с повышением точности измерения.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано в различных областях науки и техники в том числе, в металлургической промышленности. Преимуществом данного устройства по сравнению с аналогичными устройствами можно считать возможность передачи частотного сигнала о температуре на расстоянии.

Устройство для имерения температуры, содержащее чувствительный элемент в виде термопары и усилитель, отличающееся тем, что в него введены микроволновый генератор с варакторной перестройкой частоты, источник постоянного тока, выпрямитель с регулируемым напряжением, измеритель частоты, при этом усилитель выполнен магнитным, причем выход термопары подключен к обмотке управления магнитного усилителя, рабочая обмотка магнитного усилителя соединена с источником переменного тока и входом выпрямителя с регулируемым напряжением, выход последнего подключен к первому плечу (варактору) микроволнового генератора, второе плечо микроволнового генератора соединено с выходом источника постоянного тока, а выход микроволнового генератора подключен к входу измерителя частоты.
Устройство для измерения температуры
Устройство для измерения температуры
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 276 items.
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81a5

Головка фонтана

Предложена головка фонтана, которая содержит стол с размещенными на нем несущей конструкцией, в которой установлены микродвигатели, и наружным корпусом, имеющим внутренний корпус, в верхней части которого расположены разбрызгивающее устройство и шляпа. Разбрызгивающее устройство снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498865
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.85bf

Струйное устройство

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в системах управления и контроля, а также для измерения расхода и количества газа или жидкости. Струйное устройство содержит набор струйных элементов в пакете с функциональными каналами, в том числе каналами питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499917
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.01.2014
№216.012.9880

Устройство для определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагаемое устройство определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504739
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9881

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ измерения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504740
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98dc

Устройство для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций, учитывающее взаимодействие с другими уровнями структуры

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки функционирования однотипных организаций с целью выработки рекомендаций по улучшению качества их работы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет учета взаимодействия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504831
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.02.2014
№216.012.a150

Фонтан с вращающимися или "пляшущими" струями

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, а именно к фонтанам, в том числе к декоративным и демонстративным, в которых изменяется характер струи. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, путем создания разновидностей струй, пляшущих под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507011
Дата охранного документа: 20.02.2014
Showing 1-10 of 49 items.
27.03.2013
№216.012.316d

Устройство для определения высоты слоя вещества

Устройство для определения высоты слоя вещества, протекающего по аэрожелобу, содержит источник излучения, соединенный выходом с элементом ввода излучения, элемент вывода излучения, подключенный ко входу измерителя угла поворота плоскости поляризации, и обмотку. В устройство введены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478191
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.05.2013
№216.012.4537

Способ определения сплошности потока жидкости в трубопроводе

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Способ определения сплошности потока жидкости в трубопроводе, при котором воздействуют на поток жидкости электрическим полем, зондируют контролируемый поток электромагнитной волной и принимают прошедшую через поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483296
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.07.2013
№216.012.57c7

Способ определения высоты слоя сыпучего материала

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Способ определения высоты слоя сыпучего материала, перемещаемого по аэрожелобу, заключается в том, что воздействуют на контрольный материал магнитным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488079
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.08.2013
№216.012.6529

Устройство для определения сплошности газожидкостного потока

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит генератор микроволновых колебаний, соединенный выходом через первый элемент связи с вогнутой металлической пластиной первого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491534
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.6894

Устройство для измерения угла поворота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом является расширение функциональной возможности устройства. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения угла поворота,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492419
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.7410

Устройство для определения толщины льда

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и льдотехнике. Техническим результатом является расширение функциональной возможности устройства. Технический результат достигается тем, что устройство для определения толщины льда содержит чувствительный элемент, выполненный в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495369
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.02.2014
№216.012.a743

Устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы, содержащее источник излучения, детектор и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508534
Дата охранного документа: 27.02.2014
10.05.2014
№216.012.c0ab

Устройство для определения поступательного перемещения

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для определения поступательного перемещения, содержащее источник излучения и приемник, введены измеритель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515072
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.06.2014
№216.012.d8c9

Устройство для измерения давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса измерения информативного параметра. Устройство для измерения давления содержит генератор электромагнитных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521275
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.09.2014
№216.012.f364

Устройство для измерения свойства диэлектрического материала

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого устройства является повышение точности измерения. Устройство для измерения свойства диэлектрического материала содержит генератор электромагнитных колебаний, первый развязывающий элемент,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528130
Дата охранного документа: 10.09.2014
+ добавить свой РИД