Термопара для измерения низких температур

СОЮЗ СОВЕТСКИХ0 ОЮЦЪЮМЕиРЕСПУБЛИН Зцр С 01 К 7/02 ЕТЕНИ ИСА К АВТОРСКОМУ овы х темопла и нтов; 0,01-3, 5Остальноера по п.1, отем, что отролненный издополнительнестве 0,0005 2. Термопаю щ а я с яэлектрод, выпоснове меди,литий в колич тличцат ель ныйплава насодераи-0,05 мас ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный научно"исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов(56) 1. Авторсвое свидетельство СССР У 545881, кл, С 01 К 7/02, 1974.2. Авторское свидетельство СССР 9 457137, кл. С 01 К 7/02, 1973 (прототип).(54)(57) 1. ТЕРМОПАРА ДЗИ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, содержащая отрица" тельный электрод, выполненный,иэ спла 80120181 А ва на основ зо в количе полоаительн ющаяся щения точно ператур пут нулю чувств ложительный ва на основ чественном мас.%:Никель Медь е меди, содераащег стве 0,01-0,5 мас. ый электрод, о т лтем, что, с цель сти измерения низк ем получения близк ительности при 273 электрод выполнен е меди при следующ соотношении компон30 1 11201Изобретение относится к термометрии, а именно,к измерениям низкихтемператур с помощью термопар.Известна термопара для измерения. низких температур, содержащая отри 5цательный электрод, выполненный изсплава на основе меди и положительный электрод 113.Однако термопара обладает значительной чувствительностью вблизи комнатной температуры, поэтому при коле.баниях температуры опорного спая,превышающих доли градуса, измерениетемпературы ведется с большой погреш.ностью. Кроме того, стабилизация15температуры опорного спая требуетприменения энергоемкой и громоздкойаппаратуры, что не всегда осуществимо в условиях авиационной и космической техники.Наиболее близкой к предлагаемойявляется термопара для измерения низких температур, содержащая отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди, содержащего 0,010,5 мас.% железа и положительныйэлектрод 23,В термопаре значительно сниженачувствительность термоэлектродовпри 273 К и составляет порядка0,6 мкв/град.Однако при современном метрологическом обеспечении ряда областей новой техники требуется дальнейшее повышение точности измерения туперату"ры, что может быть достигнуто и за 35счет еще большего снижения чувствительности термопары вблизи 273 К.Цель изобретения - повышение тЬчности измерения путем получения близкой к нулю чувствительности при40273 К.Поставленная цель достигаетсятем, что в термопару для измерениянизких температур, содержащую отрицательный электрод, выполненный из,45сплава на основе меди, содержащегожелезо в количестве 0,01-0,5 мас. н положительный электрод, положительный электрод выполнен из сплава наоснове меди при следующем количественном соотношении компонентов,мас. Е:Никель 0,01-3,5Медь ОстальноеЪ 81 2Отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди, допол"нительно содержит литийв количестве 0,0005-0,05, мас. .Термопара работает следующим образом,Положительный электрод в разрабо"таиной термопаре обладает малой дифференциальной термо-ЭДС при 4-77 Ки сравнительно большой при 273-300 К,причем по знаку совпадающей с термоЭДС сплава медь - железо. В результате термо-ЭДС пары вобласти (4-77 К)велика, а в области (273-300) К - мала. Подбором материалов электродовможно добиться практически нулевойчувствительности термопары к температуре свободных концов, для чеготермоэлектрическая чувствительностьобоих электродов при 273 К должнасовпадать. При этом термо-ЭДС электродов при 273 К как бы компенсируются, так что ЭДС пары равна нулюСодержание железа в отрицательномэлектроде в зависимости от назначения термопары изменяется от 0,0 до0,5%. При этом абсолютная дифференциальная термо-ЭДС при 273 К можетиметь значения от +1;6 до -12,5 мкв//град. Сплав меди с никелем дает такую же термо-ЭДС при содержании никеля соответственно от 0,01 до 3,5 .Термоэлектрическая неоднородностьположительного электрода обеспечивает измерение температуры предлагаемой термопарой с точностью м 0,1 град,Положительный электрод на основесплава медь-никель.при концентрацииникеля менее 0,01% имеет абсолютнуюдвфференциальную термо-ЭДС 0,01 О, 1 мкв/град во всем интервале 4,230 К и не представляет практическогоинтереса,Сплав медь-никель при содержанииникеля более 3,5 имеет термоэлектрическую неоднородность, дающую ошибкуопределения температуры более0,1 град. В таблице приведены значения коэффициентов термо-ЭДС термопар, изготовленных из известных и предлага-емых термоэлектродов с различным содержанием входящих в сплав ингредиентов,1120181 Состав положительного электрода Состав отрицательного электрода Сц Сц Сц 1 О Сц + 0,15 Ре + 0,002 М Сц 0,1 Сц + 0,01 Ре Сц + 0,15 Ре 0,1 10 0,15 Сц + 0,50 Ре Сц + О, 10 Ре + 0,003 Ь 1 0,1 10 Сц + 0,10 Ре + О,ОР 05 Ь 1 0,15 10 10 Сц+0,6 К). Сц + 0,10 Ре + 0,05 1,1 0,15 Сц + 0,15 Ре + 0,003 1.1 Сц+0,6 01 0,15 Из таблицы видно, что предлагаемая термопара не уступает известной по чувствительности при криогенных температурах и обладает практически З 5 нулевой чувствительностью при температуре такицего льда, Это позволяет для большинства технических измерений отказаться от термостатированиясвободных концов, поскольку изменение их температуры в пределах до20 С не влияет на интегральную тер, мо-ЭДС,что способствует снижению стоимости контрольно-измерительной аппара-,, турыи уменьшению энергопотребления,Составитель А,ТерековРедактор Е,Лушникова Техред С,Иигунова Корректор 1,Г.Огар Заказ 7729/29 Тираж 822ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Сц + 0,01 Ре Сц +,0,15 Ре Сц + 0,50 Ре Сц+0,01 Я 1 Сц+0,60 Я Сц+3,5 И 1 Сц+0,60 01 Сц+0,6 01 ТЭДС пары мкв/град 492 К 273 К 5 1 10 8