Способ воспроизведения температурных реперных точек

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность воспроизведения температурных реперных точек. Вещество, размещенное в ячейке с термометровым каналом, расплавляют со стороны наружных стенок ячейки в пределах от 20 до 80% от его общего количества, формируют границу раздела фаз твердое тело - жидкость, а затем эту сформированную границу искусственно поддерживают в постоянном положении. Это позволяет максимально приблизиться к условиям термодинамического равновесия и поддерживать это состояние неограниченное время. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

isiis G 01 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ьиьли0урщ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 4739129/10 (22) 21.09.89 (46) 23.12.91. Бюл. ¹ 47 (71) Научно-производственное обьединение

"Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева" (72) Ю.И,Александров, А,Г,Иванова и

В.А. Зам ковец (53) 536,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1265496, кл, 6 01 К 15/00, 22,02.85.

ihornton D.D, Gallium melting point

studard. Clinical. Chemistry, v. 23, M 4, 1977, р. 127 — 130.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для воспроизведения температуры при градуировке образцовых и прецизионных термометров.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения температурных реперных точек.

На фиг,1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — схема режима изменения температуры термостата (кривая 1) и температура реперной точки (ТРт) при этом режиме (кривая

2); на фиг.3 — экспериментальные результаты измерения температуры реперной точки индия, реализованного по предлагаемому способу.

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг,1) состоит из регулируе„„. Ж„„1700395 А1 (54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕПЕРНЫХ ТОЧЕК (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность воспроизведения температурных реперн ых точек. Вещество, размещенное в ячейке с термометровым каналом, расплавляют со стороны наружных стенок ячейки в г,ределах от 20 до 80% от его общего количества, формируют границу раздела фаз твердое тело — жидкость, а затем эту сформированную границу искусственно поддерживают в постоянном положении. Это позволяет максимально приблизиться к условиям термодинамического равновесия и поддерживать это состояние неограниченное время.

3 ил. мого термостата 1 с термометром 2 для поддержания заданного значения температуры с термостата, ячейки 3 с веществом 4 высокой чистоты и TepMQMeTpoeblM каналом 5, в котором установлен термометр 6 для измерения температуры реперной точки, и блока управления 7 с задатчиком 8 температуры, О

Термостат заполнен жидкостью 9, имеет ме- Ql шалку 10 и привод 11 мешалки.

Способ осуществляют следующим образом, вювй

В термостат 1 с заданной температурой, превышающей на (0,2 — 2)К температуру реперной точки, помещают ячейку 3.

В предварительном эксперименте при реализации плавления при выбранном перепаде температур определяют время, необходимое для полного плавления вещества. По истечении времени, необходимого

1700395 для расплавления не менее 20% вещества

4, что определяется на основании времени полного плавления, заданное значение температуры термостата 1 уменьшается до температуры на (0,2 — 2)К ниже температуры реперной точки с помощью задатчика 8 температуры на блоке 7 управления. В результате этого процесс плавления вещества 4 прекращается, начинается процесс кристаллизации. Переключения эадатчика 8 температуры с режима плавления на режим кристаллизации и с режима кристаллизации на режим плавления периодически повторяются (фиг,2) при обеспечении поддержания границы раздела фаз в заданных пределах.

Выбор диапазона начального плавления 20 — 80% обусловлен следующими обстоятельствами. Минимальное значение 20% установлено с целью исключить влияние переходных факторов в начале плавления.

Максимальное значение 80% определено стремлением предотвратить частичное проплавление слоя твердой фазы до термометрового канала, Выбор допускаемого перемещения границы раздела фаз определяется двумя факторами; требуемой точностью измерения температуры и чистотой вещества. Например, выбранному пределу колебаний соотношения твердой и жидкой фаз 45 — 55 и слою вещества в ячейке порядка 10 мм, который является оптимальным для реперных точек, соответствует перемещению границы раздела фаз 0,5 мм.

Соотношение периодов плавления и кристаллизации вещества, определяющее пределы перемещения фазовой границы, устанавливается, исходя из теплоты фазоаого перехода вещества, с одной стороны, и интенсивности подвода (отвода) тепла к ячейке, с другой стороны.

Для проверки предлагаемого способа проведена реализация реперной точки индия чистотой 99,9999%. В качестве регулируемого термостата использовали термастат типа ТРЖ вЂ” 200-2, ячейку из фторпласта высотой 220 мм с внутренним диаметром 40 мм, термометровым каналом диаметром 20 мм. Ячейка содержала 1,1 кг индия, Толщина слоя индия составляла 10 мм. Температура реперной точки измерялась образцовым платиновым термометром

ПТС-10 с помощью потенциометра Р— 348 чувствительностью 2,5 10 К, Ячейка с предварительно закристаллизованным индием помещалась в термастат с температурой на 1,5 К выше температуры фазового перехода индия, которая равна 156,634"С.

По истечении 45 мин начиналось плавление

55 индия, о чем свидетельствовали показания термометра ПТС-10, установленного в термометровом канале. В предварительном эксперименте полное время плавления индия при выбранном режиме составило 120 мин. В основном эксперименте, график измерения температуры в котором представлен на фиг.3,.плавление индия проводили в течение 60 мин, чтобы расплавить приблизительно 50% индия, Температура реперной точки в этот момент равна 156,6343 С.

После этого c помощью задатчика на блоке управления температура термостата уменьшена до значения 155,6 С, т.е. на 1 К ниже температуры фазового перехода, Новое значение температуры термостата установилось через 6 мин. B результате изменения температуры термостата был осуществлен переход от процесса плавления к процессу кристаллизации индия. Среднее значение температуры реперной точки в этот период кристаллизации составило 156,6341 С.

В дальнейшем продолжительность кристаллизации была увеличена в 1,5 — 2 раза по сравнению с продолжительностью плавления для обеспечения равенства подводимаго и отводимого количества тепла к ячейке на каждом из этапов. Это обусловлено тем, что режим плавления проводился при превышении температуры на 1,5 К, а при кристаллизации перепад температуры термастат — ячейка выбран 1 К.

Продолжительность реализации реперной точки в результате периодического пе рехода от режима плавления к режиму кристаллизации может быть неограниченной при условии обеспечения равенства количества тепла, подводимого и отводимого на каждом из этапов.

Среднее значение температуры репернай точки за 5 ч составило 156,6341 С, Расхождение средних значений температур на отдельных этапах плавления и кристаллизации по предлагаемому способу не превышает 0,3 мК и, как видно из фиг.3, носит случайный характер, Формула изобретения

Способ воспроизведения температурных реперных точек, заключающийся в размещении вещества в ячейке с термометровым каналом, расплавлении со стороны наружных стенок ячейки заданного количества вещества и формировании границы раздела фэз: твердое тело — жидкость, а т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения, поддерживают сформированную границу раздела в постоянном положении, при этом расплавленное вешество составляет 20-80% от общего количества вещества.

1700395

Oh- tlhA5hCHHC. ° KP - kPHCTAAsqbAgH У;

Т, УеЯП ЮА 7У(м pFA0p и О и тсмю и

9.иг. 2.

1700395

Фсф

®

Составитель В.Агапова

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Н.Тупица

Корректор 3.Лончакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4460 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5