устройство для измерения температуры

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее измерительный мост с термочувствительным элементом, электронный усилитель, бесконтактный компенсирующий элемент в виде дифференциального трансформатора с перемещающимся сердечником (плунжером), дифференциальная обмотка которого соединена с входом электронного усилителя последовательно с диагональю измерительного моста, вторая обмотка включена через балластный резистор к диагонали питания моста, а третья - возбуждающая - с сетью переменного тока, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено выпрямителем постоянного тока и двумя пластинами конденсатора, одна из которых является жесткой, а вторая - упругой, разделенными диэлектриком, причем вход выпрямителя связан с выходом усилителя, а выход - с выходом устройства и пластинами конденсатора, упругая пластина которого соединена с плунжером дифференциального трансформатора.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин с первичными резисторными датчиками, в частности для измерения температуры с использованием терморезисторов.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие измерительный мост с термодатчиком, усилитель, включенный входом в измерительную диагональ моста, а выходом через реверсивный двигатель связанный с ползунком реохорда, включенного в измерительный мост (Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. М.: Машиностроение, 1974. 462 с., - с.80-81).

Недостатком таких устройств является сравнительно низкая надежность и устойчивость работы ввиду наличия реохорда с подвижным контактом.

Наиболее близким к предлагаемому устройству для измерения температуры является прибор для измерения температуры, принятый за прототип (авт. свид. СССР № 158113, МПК G01K 7/00, опубликовано 1963, бюл. № 20), содержащий измерительный мост, фазочувствительный усилитель, исполнительный двигатель, бесконтактный компенсирующий элемент, выполненный в виде дифференциального трансформатора с перемещающимся сердечником, дифференциальная обмотка которого включена на вход электронного усилителя последовательно с диагональю измерительного моста, вторая обмотка включена в другую диагональ моста, а третья - возбуждающая - в сеть переменного тока.

Недостатком этого прибора является также сравнительно низкая надежность работы ввиду использования реверсивного двигателя, связанного через эксцентрик с перемещающимся сердечником (плунжером), то есть наличие электромеханических преобразователей в цепи отрицательной обратной связи прибора.

Техническим результатом заявляемого устройства является повышение надежности его работы.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее измерительный мост с термочувствительным элементом, электронный усилитель, бесконтактный компенсирующий элемент в виде дифференциального трансформатора с перемещающимся сердечником (плунжером), дифференциальная обмотка которого соединена с входом электронного усилителя последовательно с диагональю измерительного моста, вторая обмотка включена через балластный резистор к диагонали питания моста, а третья - возбуждающая - с сетью переменного тока, дополнительно введены выпрямитель постоянного тока и две пластины конденсатора, одна из которых является жесткой, а вторая - упругой, разделенные диэлектриком, при этом вход выпрямителя связан с выходом усилителя, а выход - с выходом устройства и пластинами конденсатора, упругая пластина которого соединена с плунжером дифференциального трансформатора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Термометр сопротивления R_T включен в мостовую схему 1, диагональ питания которой через балластное сопротивление 2 подключена к обмотке 3 трансформатора 4, а измерительная диагональ через последовательно соединенные встречно включенные обмотки 5 и 6 трансформатора 2 связана с входом усилителя 7 переменного тока, выход которого через последовательно соединенный выпрямитель 8 соединен с выходом устройства 9 и с пластинами 10 и 11 конденсатора с диэлектриком 12, при этом пластина 11 конденсатора связана с плунжером 13 трансформатора 4.

Устройство работает следующим образом.

При минимальной измеряемой температуре мост 1 сбалансирован, разбаланс моста отсутствует, и плунжер 13 находится в верхней точке своего положения. При росте температуры изменяется сопротивление терморезистора R_T, появляется в измерительной диагонали разбаланс моста, который через последовательно встречно включенные обмотки 5 и 6 подается на вход усилителя 7. Выходной сигнал усилителя 7 преобразуется выпрямителем 8 в пропорциональное напряжение постоянного тока, которое подается на выход 9 устройства и на пластины 10 и 11 конденсатора. Пластина 11 является упругой и под воздействием сил электростатического притяжения своим центром перемещается вниз, вызывая смещение плунжера 13, что соответственно вызывает появление разностной ЭДС в дифференциально включенных обмотках 5 и 6 трансформатора 4, которая компенсирует разбаланс моста 1.

В установившемся состоянии напряжение U_выx на выходе 8 устройства однозначно характеризует измеряемую температуру, а энергия заряженного конденсатора

,

где С - емкость конденсатора;

равна энергии упругой мембраны (обкладки 11) конденсатора.

Предлагаемое устройство характеризуется повышенной точностью и надежностью работы по сравнению с прототипом ввиду отсутствия узлов с механическим трением деталей. Статическая погрешность предлагаемого устройства (в данном случае следящей системы автоматического управления) обратно пропорциональна коэффициенту усиления следящей системы.