Способ измерения температуры поверхности

Авторы патента:

G01K7/18 - с резисторами, имеющими линейную характеристику, например термометры с платиновыми резисторами (G01K 7/26 имеет преимущество)

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

Ж Н

О П И- С-" И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Coes Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.XI.1970 (№ 1490970/18-10) Ч. Кл. G 011 7 02

Ci 01! 1, 18 с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10.VIII.1972. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 02.Х.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 536.532(088.8) Авторы изобретения

Пак Ванбо, Е. А. Томбасов и |О. П. Кринский

Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности и может найти применение в технике теплофизического эксперимента, а также в промышленности.

Термические методические погрешности, носящие регулярный характер при измерении температур поверхности, определяются характером теплообмена в месте контакта с термоприемником. Наличие этой погрешности обусловливается возникновением теплового потока как внутри тела, так и в месте контакта термоприемника с исследуемой поверхностью.

Из условий теплообмена видно, что с учетом градиента температуры внутри тела неискаженная температура U поверхности (до наложения термоприемника) связана с экспериментально найденной U„соотношением

U =U,+(U вЂ” 8) +, где Л и Ло вЂ” соответственно полные тепловые проводимости термоприемника и объекта (полупростран ство); а вЂ” коэффициент теплоотдачи поверхности; о вЂ” площадь контактирования термоприемника с объектом.

Таким образом, второй член правой части уравнения представляет собой поправку к зафиксированной термоприемником температуре. Величина поправочного члена даже при измерении температуры поверхности рационально сконструированными термопарамн оказывается значительной, особенно прн наличии больших градиентов температуры.

Определить точное значение поправочного члена расчетным путем не представляется возможным, так как сс зависит от тепловых характеристик термопрпемника, объекта и окру;кающей среды. Как B!!+Ho, lfsteeTcsr B03310>!iность экспериментально свести поправочный

10 член к нулю (скомпенсировать отток тепла) путем приближения температуры т> термоприемника к температуре У поверхности.

Известны способы компенсации тсплеоттока по термоприемнику, для чего термопрпемник

15 нагревают до тех пор, пока градиент температуры вблизи его чувствительного элемента становится равным нулю. Разогрев термоприемников (обычно это бывает термопара) может производиться специальным нагревате20 лем или внутренним разогревом термопары при пропусканнп через нее во время измерений переменного тока.

Более перспективным является способ, основанный на нагреве термопары переменным

25 током, T3!i как снабжение термопары циальным нагревателем связано с конструктивными затруднениями. При этом способе момент полной компенсации теплооттока по термоприемнику определяют по точке пересе30 чения кривых зависимости температуры чув347592

Корректор E. Миронова

Техред Л. Куклина

Редактор T. Рыбалова

Заказ 3340/11 Изд. No 1349 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб,, д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

3 ствительпого элемента от величины переменного тока, проходящего ло термопаре, снятых один раз лри наличии, а второй раз прп отсутствии непосредственного теплового контакта чувствительного элемента термопары с поверхностью исследуемого объекта.

Однако снятие двух кривых и определение момента компенсации по их пересечению требует значительной затраты времени. При этом длительное время н неопределенность момента измерения могут оказаться источником погрешности в случае измерения нестационарной температуры поверхности.

Цель изобретения вЂ” повышение точности и сокращение времени измерения.

Зто достигается тем, что приближают температуру термоприемника к истинной температуре исследуемой поверхности ступенями.

На каждой ступени температуру термоприемника при отсутствии непосредственного контакта с объектом доводят изменением его теплового режима до температуры, ранее зафиксированной им при наличии теплового контакта с поверхностью. Получение полной компенсации определяют той ступенью, на которой показание термоприемника совпадает с предыдущим в пределах заданной точности.

Изобретение поясняется чертежом.

Способ осуществляют следующим образом.

Термоприемник (например, термопару с внутренним подогревом переменным током, начальная температура которо" 8o) приводят в соприкосновение с поверхностью исследуемого объекта, температура которой U)8o, и фиксируют температуру 01, (Oo<8i(U) (кривая 1). чувствительный элемент термопары отжимают на небольшое расстояние от поверхности; при этом температура его несколько понижается. Регулировкой нагревательного тока доводяг температуру чувствительного элемента термолары до зафиксированной ранее температуры 8> в прижатом положении.

Далее чувствительный элемент термопары, имеющий температуру Оь вновь приводят в контакт с поверхностью и фиксируют температуру 8 (8«8) (кривая 2). После этоr0 чувствительный элемент термопары, отжимают от поверхности и доводят его температуру jlo 0в.

При следующем приведении всоприкосновение термопары с поверхностью фиксируется температура Оз (кривая 8).

Если величина Оз не отличается от величины 02 (в пределах заданной точности), то значение Оз равно неискаженной температуре поверхности.

Полной компенсации теплооттока по термоэлектродам термопары, нагреваемой переменлым током, достигают обычно в два вЂ” три приема.

Г! редложеннгям способом можно проделать аналогичное приближение и тогда, когда тем5 пература нагретой термопары выше температуры поверхности. В этом случае приближение температуры термопары к температуре поверхности проводят в обратном направлении путем уменьшения нагревательного тока

10 (кривые 1, 2, 3 ).

Г1редмет изобретения

Способ измерения температуры поверхнос ти твердых тел путем компенсации теплоот15 тока ло термоприемнпку, отличающийся тем, что, с целью г1овышения точности и сокращения времени измерения, приближают температуру термоприемника к истинной температуре исследуемой поверхности ступенями, на каж20 дой ступени температуру термолриемника при отсутствии непосредственного теплового контакта с поверхностью объекта доводят изменением его теплового режима до температуры, ранее зафиксированной им при наличии теп25 лового контакта с поверхностью, а получение полной компенсации определяют ступенью, на которой показание термоприемника совпадает с предыдущим в пределах заданной точности измерения.