Способ поверки технических термоэлектрических преобразователей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки технических термоэлектрических преобразователей, не содержащих драгоценные металлы. Предложен способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур 300 - 1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний. В качестве эталонного средства измерения применяют кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил, который до поверки использовался в рабочем диапазоне температур не более 50 раз. Технический результат выражается в снижении себестоимости способа поверки технических термоэлектрических преобразователей. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки технических термоэлектрических преобразователей, не содержащих драгоценные металлы.

Известен способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур от 300 до 1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний. В качестве эталонного средства измерения в известном способе применяют платинородий-платиновые термоэлектрические преобразователи /Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи технических термоэлектрических приборов. Методы и средства поверки. ГОСТ 8.338-78, ГОССТАНДАРТ, М., 1979, с.1-10/.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что содержащие платину высокоточные эталонные средства измерения имеют высокую стоимость. Выпуск их ограничен, а при большом объеме доверительных работ они довольно быстро метрологически изнашиваются от частого термоциклирования и загрязнения различными примесями, перешедшими с термоэлектродов или защитной арматуры технических термопреобразователей.

Авторы решали задачу по созданию менее дорогого способа поверки технических термоэлектрических преобразователей.

Для решения поставленной задачи предлагается способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур 300-1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве эталонного средства измерений применяют кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил, который ранее использовался в рабочем диапазоне температур не более 50 раз.

Как показывают исследования, проведенные авторами изобретения, термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил имеет хорошую стабильность в течение 50 термоциклов и может быть использован в качестве эталонного средства измерения температуры в пределах указанного рабочего ресурса. Таким образом достигается технический результат.

На фигурах 1, 2 и 3 представлены результаты исследования влияния термоциклирования на индивидуальную статическую характеристику преобразователя нихросил-нисил для точек затвердевания меди, алюминия и цинка соответственно, где 1 - показания преобразователя нихросил-нисил, 2 - величина номинальной статической характеристики при указанной температуре. Из представленных графических материалов видно, что в пределах 50 термоциклов отклонение термоэдс в точке затвердевания меди не превышает 80 мкВ или около 2,1^oС. При этом следует учесть, что 50 термоциклов - это почти календарный квартал ежедневных поверок, а стоимость кабельного преобразователя нихросил-нисил примерно в 20 раз ниже стоимости эталонного платинородий-платинового преобразователя.

Способ осуществляют следующим образом. Термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил градуируют по эталонному платинородий-платиновому преобразователю для определения индивидуальной статической характеристики в нескольких точках на разных уровнях температур. Затем помещают преобразователь нихросил-нисил совместно с поверяемыми рабочими преобразователями в вертикальную или горизонтальную трубчатую печь, нагревают печь до заданного значения температуры с допускаемым отклонением не более чем ±10^oС и сравнивают показания при всех заданных значениях температуры. При этом следят за тем, чтобы количество термоциклов, которым был подвергнут эталонный термоэлектрический преобразователь, не превышало 50. Результаты измерений обрабатывают по стандартной методике.

Пример конкретного выполнения способа. Кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил после изготовления градуировали по эталонной платиновой термопаре 2 разряда, имеющей предел допускаемой погрешности 0,6^oС. Для термоэлектрического преобразователя нихросил-нисил номинальная статическая характеристика E=f(T) в диапазоне 300-1100^oС описывается полиномом 4-й степени с точностью до 1 мкВ, где Е - термоэдс, Т - температура. Для определения индивидуальной статической характеристики была проведена поверка в девяти точках диапазона по четыре измерения в каждой, отличающихся друг от друга не более чем на 0,1^oС, с интервалом через 100^oС, включая граничные точки. Среднеквадратичное отклонение измеренных значений термоэдс от расчетной кривой в температурном эквиваленте не превысило ±0,15^oС (6 мкВ). Доверительная граница случайной погрешности составила ±0,29^oС, систематическая погрешность ±0,70^oС и общая погрешность поверки ±0,90^oС. Таким образом был получен эталонный кабельный термоэлектрический преобразователь, при помощи которого в течение 3-х месяцев было проверено 200 технических термоэлектрических преобразователей типа ХА, HH, ХК ЖК в диапазоне 300-1100^oС по стандартному методу прямого сравнения. При этом количество термоциклов составило 50. Контрольная поверка 50% указанных рабочих термопреобразователей, проведенная по платинородий-платиновому эталонному термопреобразователю, подтвердила результаты, полученные по преобразователю нихросил-нисил.

Таким образом, назначив предел погрешности эталонного кабельного термоэлектрического преобразователя нихросил-нисил в ±3^oС и рабочий ресурс в пределах 50 термоциклов в диапазоне 300-1100^oС, можно получить недорогой способ поверки технических термоэлектрических преобразователей 1 класса, не содержащих драгоценных металлов. Предельная погрешность способа включает как погрешность поверки самого эталонного термоэлектрического преобразователя, так и возможный дрейф в течение рабочего ресурса ±2,1^oС.

Формула изобретения

Способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур 300 - 1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний, отличающийся тем, что в качестве эталонного средства измерения применяют кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил, который до поверки использовался в рабочем диапазоне температур не более 50 раз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3