устройство для измерения температуры

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее герметичный заполненный газом термопатрон, размещенные внутри него мембрану с жестким центром, акустический фильтр нижних частот и систему фазовой автоподстройки частоты, отличающееся тем, что жесткий центр мембраны выполнен в виде тела переменной эталлонной массы - в виде электромагнита с обмотками и грузами, а термопатрон - в виде двух полусфер с лунками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике температурных измерений и может быть использовано как устройство общепромышленного назначения в метеорологии для поверки термометров.

Известны устройства для измерения температуры, использующие в качестве термодинамического тела газ, в которых температура представляется давлением газа.

Однако высокая потенциальная точность измерения температуры в подобных устройствах технически трудно достижима (Д.В. Сивухин. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. М., "Наука", 1979 г., стр.23-28).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство измерения температуры по частоте инфразвуковых резонансных колебаний в газе выделенного объема:



где S - эффективная площадь мембраны, создающая колебания в газе выделенного объема V₀; и М - масса и молекулярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная, m - масса жесткого центра мембраны, Т - температура (Б.К. Григоровский. Газовые инфразвуковые измерительные системы. Метрология 3. 1993 г.).

Недостатком известного устройства является неопределенность массы газа, заключенного в термопатрон, например, вследствие частичной утечки газа из термопатрона, что снижает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что масса жесткого центра выполнена в виде тела переменной эталонной массы.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для измерения температуры.

Устройство содержит термопатрон 1, мембрану 2, акустический фильтр низких частот - капилляр 3, частомер 4, генератор управляемой частоты 5, фазочувствительное устройство 6, датчик пульсации давления 7, привод 8, электромагнит 9, обмотки 10 электромагнита, грузы 11, лунки 12 для хранения грузов.

Работает устройство следующим образом. Термопатрон 1 помещается в область пространства, температуру которой необходимо измерить. Газ в термопатроне приобретает температуру Т окружающей среды. Генератор 5 путем воздействия на привод 8 приводит в колебательное движение жесткий центр 9 мембраны 2, при этом в обеих камерах термопатрона 1 создаются равные и противофазные пульсации давления. Акустический фильтр 3 выравнивает статическое давление газа по обе стороны мембраны 2, а для пульсации давления газа представляет большое сопротивление. Сигнал, пропорциональный возникающим пульсациям давления, в одной из камер воспринимается датчиком давления 7 и подается на вход фазочувствительного устройства 6, равен нулю лишь при сдвиге фаз сигналов на его входах 90^o. Иначе, схема, состоящая из датчика давления 7, управляемого генератора 5 фазочувстительного устройства 6, работает как система фазовой автоподстройки частоты инфразвукового резонанса:



где m₁ - масса электромагнита 9 без грузов 11.

При той же самой температуре Т изменяют частоту резонанса путем присоединения к массе электромагнита 9 массы грузов 11:



где m₂ - масса электромагнита с грузами 11.

Изменения массы электромагнита от значения m₁ до значения m₂ достигается включением обмотки 10 электромагнита под электрическое напряжение. Выполнение жесткого центра мембраны в виде тела переменной массы позволит определить массу тела, находящегося в термопатроне, по формуле

,

что снижает неопределенность массы тела находящегося в термопатроне, и тем самым повышает точность и достоверность измерения. Для повышения надежности работы термопатрон выполнен в виде двух полусфер с лунками для приема эталонной массы, выполненной в форме шара.