RU2020435C1 - Способ градуировки термопар - Google Patents
Способ градуировки термопар Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020435C1 RU2020435C1 SU4949494A RU2020435C1 RU 2020435 C1 RU2020435 C1 RU 2020435C1 SU 4949494 A SU4949494 A SU 4949494A RU 2020435 C1 RU2020435 C1 RU 2020435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermocouple
- electrodes
- calibration
- graduated
- calibrated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Использование: градуировка термопар из благородных металлов с длиной термоэлектродов менее 800 мм. Сущность изобретения: к свободным концам электродов градуируемой термопары приваривают дополнительные электроды, идентичные по градуировочной характеристике электродам образцов термопары. Свободные концы обеих термопар термостатируют при 0°С. Осуществляют тепловой и электрический контакт места сварки разноименных одного из электродов градуируемой термопары и дополнительного электрода с электродом образцовой термопары. При нескольких температурах градуировочной печи измеряют ТЭДС l1 (t, 0) гр. градуируемой термопары, ТЭДС l1(t,0) и l1(t,t1) образцовой термопары, и разность ТЭДС l1(t,t1)-l р(t,t1) , где t1 - температура мест сварки концов электродов градуируемой термопары с дополнительными электродами, и по измеренным значениям определяют искомую градуировочную характеристику lгр(t,0) с учетом поправки, которую вводят в показания l р(t,0) градуируемой термопары с дополнительными электродами. 2 ил.
Description
Изобретение относится к термоэлектрической термометрии и может быть использовано для градуирования или поверки термопар из благородных металлов длиной электродов менее 800 мм.
Известен способ градуирования термопар методом реперных точек [1], при котором градуируемую термопару помещают в печь с находящимся в ней тиглем с веществом, температура фазового перехода (плавления или затвердевания) которого известна. Для нескольких температур используют различные вещества с разными температурами фазовых переходов. Определяют при каждой известной температуре значение ТЭДС градуируемой термопары и аппроксимируют полученные данные полиномом n-1-й степени, где n - количество реперных точек. Указанный способ имеет ряд недостатков.
Способ не пригоден для термопар с длиной электродов менее 800 мм из-за невозможности поддержания свободных концов градуируемой термопары при температуре тающего льда.
Способ требует для своего осуществления значительного количества реперных точек (более 4), поскольку градуировочные характеристики большинства термопар для своего описания требуют применения полиномов 8 степени. Однако количество реперных точек с достаточной воспроизводимостью и стабильностью температуры фазового перехода ограничено (например, в диапазоне температур 300...1800оС).
Способ обладает малой производительностью из-за необходимости помещения термопары поочередно в каждую печь и потерь времени на стабилизацию теплового режима.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ сличения показаний градуируемой и образцовой термопар, заключающийся в том, что армированные керамикой образцовую и градуируемую термопары длиной более 800 мм помещают на одинаковую глубину в градуировочную печь, термостатируют их свободные концы при температуре 0оС, измеряют при нескольких температурах печи, которые определяют по градуировочной характеристике образцовой термопары, ТЭДС градуируемой термопары и по полученным данным ТЭДС-температура строят полиноминальную зависимость ТЭДС с температуры [2].
Этот способ градуировки имеет существенный недостаток, заключающийся в невозможности использования его для градуирования термопар с длиной электродов менее 800 мм. Это связано с тем, что поддержание температуры тающего льда при термостатировании свободных концов градуируемой термопары вблизи печи теряет эффективность из-за теплопритока от внешней поверхности печи. Применение удлинительных проводов длиною более 800 мм для градуируемой термопары при неизвестной ее градуировочной характеристике приводит к неточности градуирования. Эта неточность может быть объяснена следующим образом. Представим, что образцовая термопара имеет градуировочную характеристику e = kt, градуируемая e1 = k1t, удлинительные провода e2 = k2t, где k - коэффициент пропорциональности. При присоединении удлинительных проводов к градуируемой термопаре ее градуировочная характеристика e1'(t;0) принимает вид:
e1'(t; 0) = e1(t;t1) + e2(t1; 0) , (1) где t1 - температура свободных концов градуируемой термопары в месте соединения с удлинительными проводами;
t - температура градуирования. Из анализа выражения (1) видно, что погрешность определения ТЭДС градуируемой термопары e1(t;0) будет равна
Δ e1 = k1t1 - k2t2 , (2) Поскольку для градуируемой термопары k1t1 неизвестно, то Δe1 становится неопределенной и, следовательно, градуировочная характеристика - искаженной.
e1'(t; 0) = e1(t;t1) + e2(t1; 0) , (1) где t1 - температура свободных концов градуируемой термопары в месте соединения с удлинительными проводами;
t - температура градуирования. Из анализа выражения (1) видно, что погрешность определения ТЭДС градуируемой термопары e1(t;0) будет равна
Δ e1 = k1t1 - k2t2 , (2) Поскольку для градуируемой термопары k1t1 неизвестно, то Δe1 становится неопределенной и, следовательно, градуировочная характеристика - искаженной.
Целью изобретения является повышение эффективности за счет обеспечения возможности градуировки термопар с длиной электродов менее 800 мм.
Суть изобретения заключается в том, что к свободным концам электродов градуируемой термопары приваривают дополнительные электроды длиной более 800 мм из материала, одноименного с материалом первого электрода образцовой термопары, которые подбирают по идентичности градуировочной характеристики в паре с вторым электродом образцовой термопары, осуществляют тепловой и электрический контакт места сварки разноименных дополнительного электрода и электрода градуируемой термопары с вторым электродом образцовой термопары, помещают скрепленные и армированные керамикой градуируемую термопару с дополнительными электродами и образцовую термопару в градуировочную печь, при заданных температурах градуировочной печи измеряют ТЭДС градуируемой термопары eгр (t; 0), ТЭДС e1(t; 0) образцовой термопары при температуре рабочего конца t и температуре свободных концов 0оС, разность ТЭДС образцовой термопары и градуируемой с дополнительными электродами [e1(t; t1) - eгр'(t; t1)], ТЭДС образцовой термопары при температуре рабочего конца t и температуре мест сварки концов электродов градуируемой термопары с дополнительными электродами e1(t; t1) и, используя поправку, вычисляемую из соотношения [e1(t; t1) - eгр'(t; t1)][e1(t; 0) - e1(t; t1)]/e1(t; t1), находят истинную градуировочную характеристику градуируемой термопары.
В заявленном способе не регламентируется снизу длина электродов градуируемой термопары, а дополнительные электроды позволяют осуществить погружение градуируемой термопары на одинаковую глубину с образцовой термопарой в градуировочную печь. На графике (фиг. 1) ордината е отражает ТЭДС термопар, абсцисса t - температуру, кривая e1(t) - ТЭДС образцовой термопары, кривая eгр'(t) - ТЭДС градуируемой термопары с удлинительными проводами, ТЭДС в паре которых соответствует e1(t), кривая eгр(t) - действительная кривая ТЭДС градуируемой термопары без удлинительных проводов, t1 - температура концов электродов градуируемой термопары в месте их сварки с дополнительными электродами при одинаковой глубине погружения градуируемой и образцовой термопар в градуировочную печь.
При градуировании градуируемой термопары методом сличения с показаниями образцовой термопары к ее свободным концам для подключения к измерительному прибору приваривают удлинительные провода, развивающие в паре такую же ТЭДС, что и образцовая термопара. В этом случае зависимость eгр(t) параллельно переносится в диапазоне температур t1...t на величину, равную разности ТЭДС градуируемой термопары и ТЭДС образцовой термопары при температуре t1, т.е.
КМ = ВС = e1(t1; 0) - eгр(t1; 0). При этом
eгр'(t) = eгр(t; t1) + e1(t1; 0). При сличении показаний образцовой и градуируемой термопар определяют величину АВ:
AB = eгр'(t) - e1(t) = eгр(t; t1) - e1(t; t1) На самом же деле действительное отклонение ТЭДС градуируемой термопары от ТЭДС образцовой термопары при температуре t будет равно АС. Не зная градуировочной характеристики градуируемой термопары, определять поправку ВС нельзя, если не применить предлагаемый способ. Проведем дополнительные построения: соединим точки О и А прямой ОА, соединим точки 0 и С прямой ОС, проведем секущую РК параллельно оси абсцисс, через точку пересечения перпендикуляра из точки t1 с кривой eгр'(t) проведем прямую через точку D пересечения секущей РК с прямой ОА и точку В кривой eгр'(t), проведем секущую ЕМ параллельно оси абсцисс через точку пересечения перпендикулярно из точки t1 с кривой eгр(t), опустим перпендикуляр из точки D на ось абсцисс, который пересекает прямую ОС в точке Е. Требуется доказать, что ON = DE = BC, если известно, что КМ = ВС.
eгр'(t) = eгр(t; t1) + e1(t1; 0). При сличении показаний образцовой и градуируемой термопар определяют величину АВ:
AB = eгр'(t) - e1(t) = eгр(t; t1) - e1(t; t1) На самом же деле действительное отклонение ТЭДС градуируемой термопары от ТЭДС образцовой термопары при температуре t будет равно АС. Не зная градуировочной характеристики градуируемой термопары, определять поправку ВС нельзя, если не применить предлагаемый способ. Проведем дополнительные построения: соединим точки О и А прямой ОА, соединим точки 0 и С прямой ОС, проведем секущую РК параллельно оси абсцисс, через точку пересечения перпендикуляра из точки t1 с кривой eгр'(t) проведем прямую через точку D пересечения секущей РК с прямой ОА и точку В кривой eгр'(t), проведем секущую ЕМ параллельно оси абсцисс через точку пересечения перпендикулярно из точки t1 с кривой eгр(t), опустим перпендикуляр из точки D на ось абсцисс, который пересекает прямую ОС в точке Е. Требуется доказать, что ON = DE = BC, если известно, что КМ = ВС.
Поскольку секущие РК и ЕМ параллельны оси абсцисс, то DE = KM = BC. Отсюда следует, что прямые DB и ОЕС параллельны, т.е. ON = DE = BC. Выразим ВС через значения ТЭДС образцовой термопары e1(t), градуируемой eгр'(t) с удлинительными проводами. Из подобных треугольников ZBN и PDN следует = . Из подобия треугольников RAO и OPD
= Следовательно, при ZB = RA; PD = PD имеем
= ,, тогда
= . Отсюда
[eгр'(t; 0) - ON][e1(t; 0) - e1(t; t1)] =
=e1(t; 0)[e1(t; 0) - e1(t; t1) - ON],
eгр'(t; 0) . e1(t; 0) - ON ˙e1(t; 0) -
-eгр'(t; 0) ˙ e1(t; t1) + ON ˙ e1(t; t1) =
=e1 2(t; 0) - e1(t; 0) ˙ e1(t; t1) - ON˙ e1(t; 0),
ON ˙e1(t; t1) = e1(t; 0)[e1(t; 0) -
-e1(t; t1)] - eгр'(t; 0)[e1(t; 0) - e1(t'; t1)],
ON = [e1(t; 0) - eгр'(t; 0)][e1(t; 0) -
-e1(t; t1)]/e1(t; t1). По выражению
eгр'(t; 0) - ON = eгр(t; 0) находят истинное значение ТЭДС градуируемой термопары в различных температурных точках.
= Следовательно, при ZB = RA; PD = PD имеем
= ,, тогда
= . Отсюда
[eгр'(t; 0) - ON][e1(t; 0) - e1(t; t1)] =
=e1(t; 0)[e1(t; 0) - e1(t; t1) - ON],
eгр'(t; 0) . e1(t; 0) - ON ˙e1(t; 0) -
-eгр'(t; 0) ˙ e1(t; t1) + ON ˙ e1(t; t1) =
=e1 2(t; 0) - e1(t; 0) ˙ e1(t; t1) - ON˙ e1(t; 0),
ON ˙e1(t; t1) = e1(t; 0)[e1(t; 0) -
-e1(t; t1)] - eгр'(t; 0)[e1(t; 0) - e1(t'; t1)],
ON = [e1(t; 0) - eгр'(t; 0)][e1(t; 0) -
-e1(t; t1)]/e1(t; t1). По выражению
eгр'(t; 0) - ON = eгр(t; 0) находят истинное значение ТЭДС градуируемой термопары в различных температурных точках.
На фиг. 2 представлено устройство для осуществления предлагаемого способа, где: 1 - рабочий конец градуируемой термопары; 2, 4 - электроды градуируемой термопары; 3, 5 - места сварки электродов градуируемой термопары с дополнительными электродами; 6, 7 - дополнительные электроды; 8 - нулевой термостат; 9, 10, 12, 14 - медные электроды; 11 - бестермоточный переключатель; 13 - измерительный потенциометр; 15 - электрод образцовой термопары, одноименный электроду 4 градуируемой термопары; 16 - намотка неизолированной проволоки (3-4 витка); 17 - электрод образцовой термопары, одноименный электродам 6 и 7; 18 - рабочий конец образцовой термопары.
Градуировочная печь и ее цепи управления не показаны.
Осуществление данного способа градуировки проводится следующим образом (фиг. 2). К свободным концам градуируемой термопары приваривают дополнительные электроды 6 и 7, идентичные по градуировочной характеристике в паре с электродом 15 образцовой термопары градуировочной характеристике последней, термостатируют свободные концы электродов 7, 6, 15, 17 в термостате для свободных концов 8, скручивают неизолированной проволокой место 5 сварки с электродом 15 образцовой термопары, создавая тепловой и электрический контакт с помощью бестермоточного переключателя 11 и потенциометра 13, измеряют ТЭДС e1(t; 0) образцовой термопары при температуре t рабочего конца 18 и температуре свободных концов 0оС, затем измеряют разность ТЭДС образцовой термопары и ТЭДС градуируемой термопары [e1(t; t1) - -eгр'(t; t1)] при температуре t их рабочих концов 1 и 18 и ТЭДС образцовой термопары e1(t; t1) при температуре рабочего конца t и температуре t1мест сварки концов электродов градуируемой термопары с дополнительными электродами, после чего, используя выражение
ON = [e1(t; t1) - eгр'(t; t1)][e1(t; 0) -
- e1(t; t1)]/e1(t; t1), определяют поправку и вычитают ее из значений ТЭДС eгр'(t; 0), находя действительное значение ТЭДС градуируемой термопары eгр(t; 0).
ON = [e1(t; t1) - eгр'(t; t1)][e1(t; 0) -
- e1(t; t1)]/e1(t; t1), определяют поправку и вычитают ее из значений ТЭДС eгр'(t; 0), находя действительное значение ТЭДС градуируемой термопары eгр(t; 0).
Claims (1)
- СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОПАР, заключающийся в том, что образцовую и градуируемую термопары помещают в градуировочную печь на глубину 250 - 300 мм, их свободные концы термостатируют при 0oС, измеряют ТЭДС e1(t,0) образцовой термопары и ТЭДС градуируемой термопары при нескольких температурах t печи, которые определяют по градуировочной характеристике образцовой термопары, и по полученным данным находят градуировочную характеристику градуируемой термопары, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения возможности градуировки термопар с длиной электродов менее 800 мм, к свободным концам электродов градуируемой термопары приваривают дополнительные электроды из материала, одноименного материалу первого электрода образцовой термопары, которые подбирают по идентичности их градуировочной характеристики в паре с вторым электродом образцовой термопары градуировочной характеристике последней, осуществляют тепловой и электрический контакт места сварки разноименных дополнительного электрода и одного из электродов градуируемой термопары с вторым электродом образцовой термопары, при заданных температурах градуировочной печи измеряют ТЭДС e1(t;t1) образцовой термопары, где t1- температура мест сварки концов электродов градуируемой термопары с дополнительными электродами, и разность ТЭДС
[e1(t ; t1)-e(t ; t1)],
где e(t ; t1) - ТЭДС градуируемой термопары с дополнительными электродами,
и по соотношению
[e1(t ; t1)-e(t ; t1)][e1(t ; 0) - e1(t ; t1)] / e1(t ; t1)
определяют поправку, которую используют для уточнения градуировочной характеристики градуируемой термопары.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949494 RU2020435C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Способ градуировки термопар |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949494 RU2020435C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Способ градуировки термопар |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020435C1 true RU2020435C1 (ru) | 1994-09-30 |
Family
ID=21581377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4949494 RU2020435C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Способ градуировки термопар |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2020435C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102944735A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-27 | 重庆材料研究院 | 热电偶丝热电势的自动检测***及检测方法 |
CN115452179A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-09 | 四川天利科技有限责任公司 | 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法 |
-
1991
- 1991-06-26 RU SU4949494 patent/RU2020435C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Гордов А.Н. Основы пирометрии. М.: Металлургия, 1964, с.197-205. * |
2. Гордов А.Н. Основы пирометрии. М.: Металлургия, 1964, с.211-217. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102944735A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-27 | 重庆材料研究院 | 热电偶丝热电势的自动检测***及检测方法 |
CN115452179A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-09 | 四川天利科技有限责任公司 | 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法 |
CN115452179B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-02-14 | 四川天利科技有限责任公司 | 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lavenuta | Negative temperature coefficient thermistors | |
Bradley et al. | Determination of the emissivity, for total radiation, of small diameter platinum-10% rhodium wires in the temperature range 600-1450 C | |
CA2011659C (en) | Measuring sensor for fluid state determination and method for measurement using such sensor | |
US3232113A (en) | Thermal parameter indicator | |
US1996943A (en) | Fluid measuring device | |
Forgan et al. | Heat capacity cryostat and novel methods of analysis for small specimens in the 1.5–10 K range | |
RU2020435C1 (ru) | Способ градуировки термопар | |
US3713339A (en) | Sensing apparatus for measuring the temperature of a heated rubber material during its curing process and method for making same | |
US3007333A (en) | Gas analyzer apparatus | |
Hutchinson | On the measurement of the thermal conductivity of liquids | |
Xumo et al. | A new high-temperature platinum resistance thermometer | |
US4695793A (en) | Resistive sensing thermal device for current measurement | |
RU2696826C1 (ru) | Способ определения температуры аморфных ферромагнитных микропроводов при токовом нагреве | |
Wood et al. | Pyrometry | |
Besley | Use of ceramic-encapsulated rhodium-iron alloy resistance thermometers below 80K: thermometric properties and stability | |
GB2314164A (en) | A method and device to measure fluid parameters | |
JP2567441B2 (ja) | 熱伝導率の測定方法、測定装置およびサーミスタ | |
Pochapsky | Determination of heat capacity by pulse heating | |
Fraden et al. | Temperature sensors | |
SU1427190A1 (ru) | Способ изготовлени платинового термометрического чувствительного элемента | |
Coates et al. | Measurement of the Difference between IPTS-68 and Thermodynamic Temperature in the Range 457° C to 630° C | |
Gray et al. | How accurately can temperature be measured? | |
Behnsch et al. | Computer-Controlled Automatic Comparison Measurements of Resistance Thermometers up to 464° C | |
Jimenez et al. | Device for simultaneous measurement of the Peltier and Seebeck coefficients: Verification of the Kelvin relation | |
GB2032109A (en) | Measuring temperature and thermal flux |