Способ определения разности температур

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет определять разности температур в диапазоне 0 - 700°С, что обеспечивается измерением двух сигналов от специальным образом расположенных двух термоэлектрических преобразователей температуры с различными номинальными (индивидуальными) статическими характеристиками преобразования и последующей математической обработкой этих сигналов. При этом термоэлектрические преобразователи температуры расположены так, что их горячие спаи находятся в одной изотермической зоне объекта исследований, а холодные спаи (места переходов на удлинительные провода) - в другой изотермической зоне объекта исследований; разность температур ΔT этих изотермических зон определяется по конечной формуле , где T - функционально связанная со значением ΔT величина, °С; E₁ и E₂ - измеренные значения термоЭДС, развиваемые термоэлектрическими преобразователями температуры 1 и 2 соответственно, мкВ; b₁,c₁,d₁ коэффициенты аппроксимации номинальной (индивидуальной) статической характеристики преобразования температуры термопары 1, мкВ/°С, мкВ/ °C²,мкВ/ °C³ соответственно; b₂,c₂,d₂ - то же, для термопары 2. 1 ил.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для определения разности температур, изменяющихся в диапазоне 0-700^оС, например различных частей теплотехнического оборудования. Цель изобретения повышение точности определения разности температур при одновременном упрощении способа. На чертеже дана схема устройства для осуществления предложенного способа, которое содержит термоэлектрические преобразователи температуры 1 и 2 с различными номинальными (индивидуальными) статическими характеристиками преобразования температуры, удлинительные провода 3, коммутатор 4, измерительный прибор 5, электроизолирующую подложку 6 для предотвращения электрической связи между горячими и холодными спаями (местами переходов на удлинительные провода). Технология осуществления способа. Последовательно измеряют величины термоЭДС, развиваемые термоэлектрическими преобразователями температуры 1 и 2. Полученные величины термоЭДС обрабатывают по следующему алгоритму: ΔТ₁ Е₁/b₁, где T₁= ; T_i+1= × × 12 T²_i+ ; i 1,n. Значения Т₁₊₁ вычисляются до тех пор, пока разность двух последовательно полученных значений этой величины не станет меньше по абсолютной величине, чем какая-либо наперед заданная величина, например 1^оС. После того как это условие выполнено, разность температур вычисляется по следующей формуле: T₂- T₁= ΔT_р , где Т₁ и Т₂ температуры различных изотермических зон исследуемого объема в диапазоне 0-700^оС; Е₁ и Е₂ значения измеренных термоЭДС, развиваемых термоэлектрическими преобразователями температуры 1 и 2 соответственно, мкВ; Т_п величина, функционально связанная с величиной разности температур, ^оС; b₁, c₁, d₁ коэффициенты аппроксимации номинальной (индивидуальной) статической характеристики преобразования температуры термопары 1, мкВ/^оС, мкВ/^оС², мкВ/^оС³ соответственно;
b₂, c₂, d₂ то же, для термомары 2. Приведены результаты расчетов по данному методу, проведенных для различных заранее заданных температур Т₁ и Т₂, разностей (Т₂ Т₁) ΔТ_ри относительных погрешностей (Т₂ Т₁ Δ Т_р)/(Т₂ Т₁) δ (ΔT) в диапазоне 0-700^оС. Расчеты проведены для пары термоэлектрических преобразователей температуры градуировок ТХА и ТХК. Коэффициенты аппроксимаций определяли обработкой номинальных статических характеристик преобразований этих термопар по методу наименьших квадратов. Значения термоЭДС рассчитывали по градуировочным таблицам с использованием следующих формул:
Е_i Е_i (Т₁, Т₂) Е(0, Т₂) Е_i(0, Т₁);
i 1,2. Е₁, мкВ (I) 397 405 2042 29128 28330 28128 27517 22991 16921 14836
Е₂, мкВ (II) 638 660 3749 57857 56570 56241 55239 47266 35051 30746
Т₂, ^оС (III) 10 30 150 700 700 700 700 700 700 700
Т₁,^оС (IV) 0 20 100 0 20 25 40 150 300 350
ΔT_р, ^оС (V) 9,9 10,1 50,3 699,9 679,9 674,8 659,5 549,2 403,4 354,5
δ (ΔT) (VI) 1,0 1,0 0,6 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,9 1,3
I 12733 10615 426 4245 14503 19029 19842 20640 14825 12217
II 26375 21971 882 8817 29708 37681 39012 40299 28931 24494
III 700 700 500 500 500 500 500 500 400 400
IV 400 450 490 400 150 40 20 0 39 102
V 304,9 254,6 10,2 101,9 348,7 461,2 481,5 501,5 361 295,9
VI 1,6 1,8 2 0,6 0,4 0,3 0,3 0,3 0,0 0,5
I 2103 337 12207 11610 11207 7946 4070 3510 1852 455 4042
II 4371 703 22806 21845 21190 15671 8287 7159 3791 935 7677
III 400 400 300 300 300 300 300 300 300 300 200
IV 350 392 0 15 25 104 200 214 255 289 100
V 50,5 8,1 299,8 284,8 274,8 193,4 98,4 84,8 44,7 1199,1
VI 0,1 1,0 0,1 0,1 0,1 1,3 1,6 1,6 0,7 0,0 0,9
Способ позволяет определять разность температур посредством чисто термоэлектрических измерений, что сокращает количество используемых средств измерений и упрощает их эксплуатационное обслуживание; нечувствителен к изменению температуры холодных спаев, что позволяет использовать при его реализации более простые, а значит более дешевые и надежные измерительные приборы.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР путем измерения термоЭДС двух термопар с различными термоэлектрическими характеристиками, размещенных в двух зонах измерений, горячий спай по крайней мере одной из которых установлен в одной из зон измерения, и определения разности температур по измеренным значениям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения разности температур при одновременном упрощении, горячий спай другой термопары устанавливают в зоне размещения горячего спая первой, а холодные спаи обеих термопар во второй зоне измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1