Способ определения температуры

 

Изобретение относится к способам -измерения температуры и позволяет повысить точность измерения температуры за счет исключения аддитивной составляницей погрешности измерений . Устройство, реализуннцее способ, содержит коммутатор 1, который по команде блока 5 управления соединяет термоэлектрический преобразователь 6 (ТП) с измерительным прибором 2. Затем через спай ТП 6 пропускают постоянный ток, приводящий к вьщелению в спае определенного количества тепла, изменяющего его температуру , и регистрируют установившееся показание термометра. По команде блока 5 управления включают компрессор 4, с помощью которого очищенный воздух пропускают через воздушные каналы 7 фарфоровой трубки 8, изолирующей электроды ТП 6. Охлаждая рабочий спай, регистрируют показания термометра. Далее, не прекращая подачу воздуха на спай ТП 6, воздействуют на.спай постоянным током и при установившемся режиме регистрируют показание термометра. По полученным результатам измерений в соответствии с приведенной формулой рассчитывают значение искомой температуры . 1 ил. с S (Л 7 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) Ь11 4 С 01 К 7/02, / (>> f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3876481/24-10 (22) 02.04.85 (46) 30.12.86 Бюл. ¹ 48 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт (72) Г.В.Юрчик, Ю.А.Скрипник и Э.С.Браилов (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 777475, кл. С 01 К 7/02, 24.07.78. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к способам измерения температуры и позволяет повысить точность измерения температуры за счет исключения аддитивной составляющей погрешности измерений. Устройство, реализуняцее способ, содержит коммутатор 1, который по команде блока 5 управления соединяет термоэлектрический преобразователь 6 (ТП) с измерительным прибором 2. Затем через спай ТП 6 пропускают постоянный ток, приводящий к выделению в спае определенного количества тепла, изменяющего его температуру, и регистрируют установившееся показание термометра. По команде блока 5 управления включают компрессор 4, с помощью которого очищенный воздух пропускают через воздушные каналы 7 фарфоровой трубки 8, изолирующей электроды ТП 6. Охлаждая рабочий спай, регистрируют показания термометра. Далее, не прекращая подачу воздуха на спай ТП 6, воздействуют на.спай постоянным током и при установившемся режиме регистрируют показание термометра. По полученным результатам измерений в соответствии с приведенной формулой рассчитывают значение искомой температуры. 1 ил. м,= kS где S ш

К—

Йс T.

45

П ае = — -

С (2) rye П

1 12803

Изобретение относится к способам измерения температуры и может быть использовано для повышения точности измерений с помощью термоэлектрических термометров. 5

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры за счет исключения аддитивной составляющей погрешности измерений.

На чертеже представлена структур- 1О ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Измеряемая температура А, и показание термоэлектрического термометра с учетом аддитивной и мультинликативной погрешностей преобразоваения связаны зависимостью

01 (1+3 ) (6,+ s4) (1) номинальное значение дифференциальной чувствительности в окрестности рабочей точки, суммарная относительная мультипликативная погреш25 ность преобразования (погрешность чувствительности), абсолютная аддитивная погрешность преобразования (погрешность нуля), коэффициент преобразования термо-ЭДС в показания термометра.

Вначале регистрируют показание термометра м,, соответствукнцее измеряемой температуре,. Затем нагревают спай термопары, пропуская через спай постоянный ток соответствующей полярности. 3а счет эффекта

Пельтье в спае выделяется некоторое количество тепла и температура сная повышается на величину — коэффициент Пельтье — эквивалентная теплопроводность спая, учитывающая теплообмен со средой; — ток нагрева.

Величину тока выбирают такой, чтобы показание термометра возросло не больше чем на 3-5 делений шкалы.

Тогда показание термометра в окрестностях рабочей точки можнр представить в виде

38 г

< kS„(1 + У) (e + — — I + S ). (3)

Регистрируют показание термометра о, и выключают нагревающий ток (1=0). Далее принудительно охлаждают спай термопары, пропуская, например, воздух под защитным чехлом термопары. Скорость охлаждающего воздуха выбирается также из указанного условия, т.е. уменьшения показания термометра не более чем на 3-5 делений шкалы. При установившемся режиме охлаждения спая показание термометра становится равным

М,=kS„(1 + У, ) (q 6,+ S), (Д) где с 1 — коэффициент конвективных тепловых потерь, обратно пропорциональный объемной скорости (расходу) охлаждающего воздуха.

Регистрируют показание термометра pL> . Уменьшение показания термометра при этом составляет

М -Ы = k s„(1 + Zt,) (1 — q) 8, (5)

Соответственно возрастание показаний термометра при нагреве спая электрическим током в соответствии с выражением (3) составляет

Отношение разностей показаний термометра, определенных отношениями (5) и (6) равно

О l,- -М з С вЂ” (1 — q) 6,„ (7)

О -о, П Т

Из выражения (7) получают значение измеряемой температуры

Æ1- Объ П

ie — — — — — - (— — ) (p)

М.я - i С 1-q

Дпя определения коэффициента после регистрации показания термометра К через его спай вновь пропускают нагревающий ток с тем же значением 1.

В результате соместного действия нагрева спая от эффекта Пельтье и его охлаждения потоком воздуха с прежней объемной скоростью показание термометра становится равным 4= 1 „(1 + ) q (6,+ 1) + S, П (9) 38 4 воздушного потока Рабочий спай охлаждают на число градусов, соответствующее 3-5 делениям шкалы, и при установившемся режиме охлаждения регистрируют показание термометра Ы .

Далее, не прекращая подачу воздуха на спай преобразователя, одновременно производят воздействие на спай постоянным током и при установившемся режиме регистрируют показание термометра sc

По полученным результатам четырех измерений в соответствии с формулой (12) рассчитывают значение искомой температуры.

1 2803

Формула из обретения

Способ определения температуры, заключающийся в регистрации установившегося значения показаний термопары, помещенной в исследуемую среду, нагреве спая термопары пропусканием тока соответствующей полярности, регистрации второго установившегося значения показаний термопары, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения аддитивной составляющей погрешности измерений, после регистрации второго установившегося значения показаний термопары выключают ток, пропускаемый через спай, принудительно охлаждают спай потоком воздуха, регистрируют третье установившееся значение показаний термопары, затем одновременно с охлаждением спая потоком воздуха нагревают спай током того же значения, что и при первоначальном нагреве, регистрируют четвертое установившееся значение показаний термопары, а температуру среды определяют из следующей. зависимости

8(, 9

П

4 о" э) определяемая температура, коэффициент Пельтье, эквивалентная теплоемгде

1 > Ж?Фэ, ВНИИПИ Заказ 7048/40 Тираж 778

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Разность показаний термометра о э и о 4, определяемых выражениями(4) и (9), равна

П

w,-<,= 1. S„(1 +г,) q — — т (10)

Отношение разностей показаний, определяемых выражениями (10) и (6), равно

Подставляя значение коэффициента иэ выражения (11) в формулу (8) получаем

Таким образом, по результатам че-. тырех измерений (oC,-oC<) температуру Ц„ определяют без мультикативной 20 и аддитивной погрешностей.

Устройство содержит коммутатор 1, измерительный прибор 2, управляемый источник 3 стабилизированного постоянного тока, воздушный компрессор 4, 25 блок 5 управления, соединенный с управляющими входами коммутатора 1, измерительного прибора 2, управляемого источника 3 стабилизированного постоянного тока, воздушного компрессо- З0 ра 4.

Устройство работает следующим образом.

Коммутатор 1 по команде блока 5 управления соединяет термоэлектричес-35 кий преобразователь 6 с измерительным прибором 2, с помощью которого регистрируют показание термометра, . Затем через спай преобразователя пропускают постоянный ток, 40 приводящий к выделению в спае эа счет эффекта Пельтье определенного количества тепла, изменяющего его температуру на несколько градусов, в пределах 3-5 делений шкалы при- 45 бора 2. Регистрируют установившееся показание термометра сС, после чего прекращают подачу тока через спай. Далее по команде блока 5 управления включают компрессор 4, с 50 помощью которого очищенный воздух пропускают под защитным чехлом преобразователя через вспомогательные воздушные каналы 7 (чертеж) фарфоровой трубки 8, изолирующей электро- 55 ды преобразователя. Под действием кость спая; ток нагрева, соответственно первое, второе, третье и четвертое установившиеся значения показаний термопары.