Способ определения температуры

 

Использование: бесконтактное измерение температуры деталей машин и механизмов в интервале 350 - 890°С. Сущность изобретения: кристалл PbJn₀₅N_b05O₃ со структурой перовскита размещают на объекте, выдерживают в течение заданного интервала времени, извлекают после остывания объекта, нагревают кристалл до 200°С и региструруют максимальное значение термометрического параметра, емкость, коэффициент объемного расширения и т. д. (соответствующее температуре T_п структурного фазового перехода в кристалле). По градуировочной кривой T_изм= f(T_п) определяют температуру объекта T_изм . 1 ил.

Изобретение относится к термометрии, в частности к способам бесконтактного измерения температуры деталей машин и механизмов, доступ к которым во время работы затруднен или невозможен, в интервале 350-890^оС, например деталей газотурбинных установок, двигателей буровых установок. Известны бесконтактные способы измерения максимальной температуры объектов, труднодоступных во время работы, предусматривающие использование в качестве термоиндикаторов плавких металлических вставок, термокрасок, термовкладышей, криптонатов, облученных материалов. Сущность этих способов состоит в том, что термоиндикатор размещают на объекте, подлежащем контролю, выдерживают его там определенное время, после остывания объекта термоиндикатор извлекают и по изменению его свойств или состояния судят о величине максимальной в процессе эксперимента температуры. Все эти способы не обеспечивают высокой точности измерений (особенно в области высоких температур) или сложны в эксплуатации. Способ, в котором используется термоиндикатор, представляющий собой чувствительный элемент, выполненный из кристалла PbIn_0,5Nb_0,5O₃ со структурой типа перовскита, снабженный электродами, принят за прототип. Температуру объекта определяют по величине электрической емкости термоиндикатора. Для достижения наиболее высокой точности измерений необходимо градуировать каждый индикатор в отдельности, что сопряжено со значительными временными затратами; необходимо использовать электроды из благородных металлов (например, платины), способные выдержать высокотемпературное нагревание, что приводит к удорожанию индикатора и соответственно способа. Требование градуировки каждого индикатора в отдельности связано с тем, что его емкость зависит от размеров и формы кристалла и электродов, от характера имеющихся в этих кристаллах неоднородностей, т. е. емкость является индивидуальной характеристикой каждого индикатора. При использовании кристаллов с электродами из неблагородных металлов и исключении в связи с этим операции градуировки каждого термоиндикатора в отдельности высокая точность измерений не обеспечивается. Целью изобретения является повышение точности измерений температуры при использовании в качестве термоиндикатора кристаллов с электродами из неблагородных металлов. Цель достигается тем, что в известном способе измерения температуры труднодоступных объектов, заключающемся в размещении на объекте термоиндикатора из кристалла Phln_0,5Nb_0,5O₃ со структурой перовскита, выдержке его в течение заданного временного интервала и извлечении термоиндикатора из объекта после остывания последнего, осуществляют монотонный нагрев термоиндикатора до температуры 200^оС, в процессе которого регистрируют максимальное значение Т_п термометрического параметра термоиндикатора, и по соответствующей этому значению температуре нагрева определяют температуру объекта. Максимальное значение термометрического параметра соответствует температуре структурного фазового перехода в кристалле Phln_0,5Nb_0,5O₃. Ее изменение в зависимости от условий высокотемпературного нагрева кристалла обусловлено изменением степени упорядоченности в расположении ионов In и Nb по узлам кристаллической решетки. На чертеже представлена зависимость Т_п кристаллов PbIn_0,5Nb_0,5O₃перовскитной модификации от температуры нагревания Т_изм. Время выдержки при Т_изм выбирают таким образом, чтобы его дальнейшее увеличение не приводило к изменению Т_п. Это время уменьшается при увеличении Т_изм и для данных кристаллов составляет при Т_изм = 890^оС от 5 до 10 мин, при Т_изм = 350^оС 100 ч и более. Кривая на чертеже служит градуировочным графиком, по которому определяют температуру объекта Т_измв заявляемом способе. Измерения температуры осуществляют следующим образом. Кристалл помещают в герметичную капсулу, например керамическую или никелевую, наполненную порошком PbZrO₃ для предотвращения испарения из кристалла оксида свинца при высоких температурах. Затем капсулу с кристаллом помещают в место, подлежащее контролю (при температурах менее 700-800^оС испарения оксида свинца практически не происходит, и кристалл PhIn_0,5Nb_0,5O₃ может использоваться без капсулы), выдерживают ее при измеряемой температуре в течение времени, необходимого для установления величины Т_n, после охлаждения объекта извлекают кристалл из капсулы, наносят электроды (если термометрическим параметром является электрическая величина), помещают его в нагревательную камеру, непрерывно измеряют величину термометрического параметра (например, емкости, коэффициента объемного расширения, теплоемкости), в процессе повышения температуры в камере до 200^оС определяют температуру Т_п, при которой на кривой температурной зависимости термометрического параметра наблюдается максимум, и по градуировочному графику определяют температуру объекта. В таблице приведены значения T_п кристаллов PbIn_0,5Nb_0,5O₃, выдержанных при разных температурах Т_изм, и среднеквадратичные погрешности величины Т_изм при измерениях предложенным методом и способом-прототипом с использованием электродов из аквадага. Величина Т_попределялась по температуре максимума емкости кристалла, измеренной с помощью полуавтоматического моста Tesla ВМ-484. Температура контролировалась хромель-копелевой термопарой. Мост и термопара подключались к разным входам двухкоординатного самописца Н 307/1 и, таким образом, зависимость емкости от температуры регистрировалась автоматически. Предлагаемый способ позволяет увеличить точность измерения температуры в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ труднодоступных объектов, заключающийся в размещении на объекте термоиндикатора из кристалла PbIn_0,5Nb_0,5O₃ со структурой перовскита, выдержке его в течение заданного временного интервала и извлечении термоиндикатора из объекта после остывания последнего, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после извлечения термоиндикатора осуществляют его монотонный нагрев до температуры 200^oС, в процессе которого регистрируют максимальное значение термометрического параметра термоиндикатора, и по соответствующей этому значению температуре нагрева определяют температуру объекта.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---