Способ поверки термопар

Изобретение относится к теплофизике, а именно к способам поверки параметров термопар. Способ включает установку эталонной термопары в теплофизической среде, подобной среде поверяемой термопары. Затем осуществляют синхронное зондирование эталонной и поверяемой термопары электрическими импульсами с одинаковой силой тока. После каждого импульса измеряют ЭДС каждой из термопар и проводят сравнение показаний, по которым вырабатывается оценка годности поверяемой термопары. Изобретение позволяет повысить точность при снятии тарировочных характеристик в высокотемпературных закрытых объектах, например атомных реакторах.

 

В технике известны разные способы проверки параметров термопар. Обычно они включают в себя следующие операции: демонтаж поверяемой термопары с объекта, нагрев термопары в образцовой печи по определенной программе, снятие показаний с поверяемой и эталонной термопар (ЭДС), сравнение результатов измерений и оценка годности поверяемой термопары.

Этот способ классический, но у него ограниченное применение, если невозможно демонтировать поверяемую термопару с объекта, например с атомного реактора.

Наиболее близкий по технической сущности является способ поверки термопар SU 117306 А, 15.08.1985. В известном решении эталонная и поверяемая термопары синхронно зондируются электрическими импульсами с одинаковой силой тока, причем после каждого импульса измеряется ЭДС каждой из них и проводится сравнение показаний, по которым вырабатывается оценка годности термопары. На практике это недостаточно для снятия тарировочных характеристик термопар в закрытых объектах.

Недостатком аналога является большая погрешность из-за пренебрежения влиянием теплофизической среды, в которой находятся поверяемая и эталонная термопары.

С целью повышения точности при снятие тарировочных характеристик в высокотемпературных закрытых объектах, например атомных реакторах, эталонную термопару устанавливают в теплофизической среде, подобной среде поверяемой термопары, а оценку годности поверяемой термопары определяют из соотношения:

где T

и

c

, T

э

c

- температуры спая поверяемой и эталонной термопар; Т

и

0

, Т

э

0

- начальные температуры спая поверяемой и эталонной термопар; С^и, С^э - удельная теплоемкость материала поверяемой и эталонной термопар; m^и, m^э - масса спаев исследуемой и эталонной термопар.

При зондирование термопары электрическими импульсами через собственные электроды количество энергии, которое выделяется в спае описывается формулой:

где I - сила тока в электрическом импульсе;

R - сопротивление спая термопары; t - длительность электрического импульса;

Q₁ - тепловая энергия, которая идет на изменение теплового состояния спая;

Q₂ - тепловая энергия, которая рассеивается в окружающей теплофизической среде.

Количество тепла Q₁, которое идет на непосредственный нагрев спая термопары равно

где С - удельная теплоемкость спая термопары;

m - масса области спая термопары (масса спая + масса электродов длиной 10 диаметрам спая термопары);

Т - температура спая, которая достигается при зондировании;

Т₀ - исходная температура спая термопары в начале зондирования.

При равенстве тепловых потерь при зондировании поверяемой и эталонной термопар электрическими импульсами одинаковой мощности оценку состояния исследуемой термопары можно провести на основе выражения:

где индексом “и” и “э” обозначены параметры поверяемой и эталонной термопар.

Это означает, что если параметры поверяемой термопары соответствуют эталонной, то должны соблюдаться равенства:

Решая уравнения (1), (2), (3), (4) относительно разности

получим выражение для оценки исправности поверяемой термопары

Из (5) видно, что только при ΔQ₂->0 и температура поверяемой и эталонной термопар будут совпадать.

Способ был проверен экспериментально в лабораторных условиях. Оценка положительная.

Способ поверки термопар без демонтажа с объекта, например атомного реактора, включающий синхронное зондирование эталонной и поверяемой термопары электрическими импульсами с одинаковой силой тока, причем после каждого импульса измеряют ЭДС каждой из термопар и проводят сравнение показаний, по которым вырабатывается оценка годности поверяемой термопары, отличающийся тем, что эталонную термопару устанавливают в теплофизической среде, подобной среде поверяемой термопары, а оценку годности поверяемой термопары определяют из соотношения

где Т

и

с

, Т

э

с

- температуры спаев поверяемой и эталонной термопар, которые достигаются при зондировании;

Т

и

0

, Т

э

0

- начальные температуры спаев поверяемой и эталонной термопар;

С^и, С^э - удельные теплоемкости спаев поверяемой и эталонной термопар;

m^и, m^э - массы области спаев поверяемой и эталонной термопар.