ТЕРМОМЕТР ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ

Полезная модель относится к средствам измерений температуры в камерах тепла и холода и может быть использована в качестве рабочего эталона при калибровке (поверке) скважинных термометров в метрологических лабораториях.
Известно устройство для измерений температуры в скважине [А.С. РФ №1148992, E21B 47/06, опубл. 07.04.1985 Бюл. №13], содержащее датчики температуры, блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и схему управления, блок линеаризации, блок сравнения, блок адресации и узел считывания. К его недостаткам следует отнести значительную сложность устройства, а также невозможность измерения температуры в отрицательном диапазоне.
Известен скважинный термометр [Пат. РФ №2100595, E21B 47/06, опубл. 27.12.1997], содержащий термочувствительный элемент, расположенный во внутренней из трех, вложенных одна в другую капсул, заполненных легкоплавкими материалами, имеющими различную температуру плавления, предназначенный для высокоточных измерений температуры в буровых скважинах. К недостаткам этого термометра следует отнести значительную тепловую инерцию, сложность конструкции, ограниченный диапазон измерения температуры и невозможность измерения отрицательных температур. Кроме того, градуировочная зависимость, полученная с применением трех реперных точек, явно неоднозначна для столь значительного диапазона температур: существенно отличающаяся от градуировочной зависимости по двум реперным точкам, описанной в прототипе, она также может отличаться от зависимости, которая могла быть получена по четырем и более точкам (как свидетельство невостребованности устройства - досрочное прекращение действия патента).
Известен термометр дистанционный скважинный ТСК-125 [http://www.npp-sigma-s.ru/inform%20tsk-125.pdf], состоящий из термочувствительного элемента и частотного преобразователя, предназначенный для температурных исследований в нагнетательных, эксплуатационных и пьезометрических скважинах. Недостатком является непригодность прибора для выполнения измерений в отрицательном диапазоне температур, а также несоответствие заявленной погрешности (±0,1°C) действительной чувствительности передаточной характеристики (2 Гц/°C) и шагу квантования при обработке измерительной информации цифровым регистратором, равному 1 Гц, что соответствует 0,5°C.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный термометр типа ТЭГ [Кривко Н.Н., Шароварин В.Д., Широков В.Н. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Недра, 1981., с.268-269; Аппаратура и оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин: Справочник / А.А.Молчанов, В.В.Лаптев, В.Н.Моисеев, Р.С.Челокьян. - М.: Недра, 1987. - с.136-137], включающий в себя термочувствительный элемент и блок питания, в качестве которого используется автогенератор. Период колебаний синусоидального сигнала на выходе автогенератора находится в зависимости от сопротивления термочувствительных элементов, изготовленных из медной проволоки и, следовательно, от температуры среды, в которую они помещены. Сигнал с выхода автогенератора по линии связи поступает в каротажный регистратор, который измеряет период колебаний и регистрирует информацию в цифровом виде на диск компьютера. Недостатками прибора являются сравнительно высокие значения погрешности измерений и тепловой инерции, обусловленные использованием резисторов из медной проволоки в качестве термочувствительных элементов, непригодность прибора для выполнения измерений в отрицательном диапазоне температур.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений и расширение диапазона измерений отрицательных температур, что обеспечивает использование оборудования в условиях Крайнего Севера.
Указанный технический результат достигается тем, что термометр электронный лабораторный, содержащий термочувствительный элемент и блок питания, дополнительно содержит стабилизатор тока, подключенный к блоку питания, а в качестве термочувствительного элемента используется выносной высокочувствительный термистор, соединенный со стабилизатором тока коаксиальным кабелем.
В предлагаемом устройстве новыми признаками в сравнении с прототипом является то, что оно дополнительно содержит стабилизатор тока для питания термочувствительного элемента, причем в качестве термочувствительного элемента используется выносной высокочувствительный термистор, подключенный к выходу стабилизатора тока коаксиальным кабелем.
Данное устройство позволяет с достаточно высокой точностью выполнять измерения в диапазоне температур от - 30 до 50 С, обеспечивающем калибровку в камере тепла и холода скважинных электронных термометров, применяемых как при исследовании замораживающих скважин на строительстве подземных горных выработок в условиях вечной мерзлоты, так и при контроле (с помощью специально пробуренных скважин) закладочных работ, выполняемых при поэтапной разработке рудного тела на подземных горных работах. При этом термочувствительный элемент сделан выносным и соединен с электронной схемой отрезком коаксиального кабеля. Такая конструкция представляет собой удобный в использовании прибор, позволяющий получать более точные результаты измерений и меньшую погрешность калибровки, достигаемые за счет установки в полости камеры тепла и холода выносного термочувствительного элемента в непосредственной близости от термочувствительного элемента калибруемого (поверяемого) скважинного термометра, а электронный блок термометра находится вне камеры тепла и холода, в нормальных температурных условиях.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерений температуры, где:
1 - блок питания;
2 - стабилизатор тока;
3 - выносной термочувствительный элемент.
Устройство для измерений температуры состоит из блока питания 1, стабилизатора тока 2, подключенного к блоку питания 1, и выносного термочувствительного элемента 3, соединенного со стабилизатором тока коаксиальным кабелем (на структурной схеме не указан).
Пример конкретной реализации.
В данном примере конкретной реализации приведена работа термометра электронного скважинного.
При включении прибора в промышленную сеть 220 В, блок питания выдает напряжение постоянного тока, необходимое для питания стабилизатора постоянного тока. Термочувствительный элемент под действием измеряемой температуры в диапазоне от - 30 до 70°C изменяет свое сопротивление от 12-3 килоОм до нескольких сотен Ом, при этом, поскольку стабилизатор тока поддерживает ток через термистор постоянным по значению, падение напряжения на термисторе оказывается пропорциональным его сопротивлению. Сигнал, снимаемый с термистора, подается на вход канала аналогово-цифрового преобразователя каротажного регистратора «Вулкан V3» и в цифровом виде сохраняется на диске компьютера. При указанном выше соотношении измеряемой величины и напряжения на входе преобразователя, чувствительность термометра оказывается не хуже 0,002°C.
Предлагаемый в качестве полезной модели термометр электронный лабораторный удобен для использования и позволяет получать более точные результаты в расширенном диапазоне измерений.