Способ измерения температуры, термических констант материалов и постоянной тепловой инерции тел

,о 1001+1 Класс 421. 8 о421., 12 а,СССР ИЕ ИЗОБР 7 ЕН ПИС ТОРСНОМУ СВИДЕТ В, П. Лазарев и Л. С. Левин СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ТЕРМИЧЕСКИХ КОНСТАНТ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТОЯННОЙ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕЛЗаявлено 15 февраля 1951 г. аа Ъо 47/149,443147 в Гостехннку СССР Предлагаемый способ предназначен, в основном, для измерения высоких темгератур расплавленных металлов и других жидких сред.Для указанной цели применяются радиационные, оптические и фотоэлектрические пирометры, а также термоэлектрические пирометры с термопар а ми специальных конструкций.Основными недостатками радиационных, оптических и фотоэлектрических пирометров при подооного рода измерениях является неопределенность поправки к показаниям приборов на нечерноту исследуемого объекта - поправки, которая может иметь более или менее значительную величину в зависимости от значения коэффициента черноты объекта измерения. Надежных же данных о значении коэффициентов чер. оты для различных условий и объектов получить нельзя, ввиду зависимости этих коэффициентов от многих факторов.Основным недостатком термоэлектрических пирометров, предназначенных для измерений в указанных условиях, является трудность выбора материалов для защитных оболочек, которые обеспечивали бы длительную выдержку термопары при высоких температурах. Поэтому существующие конструкции платинородий - платиновых термопар допускают лыс кратков 1 емс 1 п 1 е погрт жение и даже при этих условиях требуют частой смены как защитной арматуры, так н термоэлектродов. Аналогичное положение имеет место и с вольфрам в молибденов термопарой, Другие термопары, как, например, уголь в вольфрамов илн графит в карборундов, недостаточно надежны по точности и воспроизводимости показаний.Предлагаемый способ измерения основан на использовании термоэлектр 1 лческого пирометра с тсрмопарой, которая при измерении не довод 1 ггся до измеряемой температуры средь; и. таким образом, в этом случае вопрос о жаростойкости термоэлектродов и защитной арматуры уже не им ет первостепенного значения.Основной характерной особенностью предлагаемого способа является использование одинакового экспоненциального закона изменения тсрмоэлектродвижущей силы (т. э, д. с,) термопары в зависимости от времени с момента погружения г, среду спостоянной температурой и няттряжения заряда конденсатора в зависимости От времени с мог,тента начала заряда прн постоянном зарядном:тапряжении,Первый процесс при соблюдении определенных условий с практически достятотной точностьто лтожет Оыть выражен уравттением:- /т ( 1Б )гдеЫ - тэдс. термопяры в момент в)эелтетттт тГт - т,э.д.с. терм опары, соответствующая измеряемой температуре среды;т постоянная тепловой инерции теомопары.Для второго процесса справедливо уравнен: е: где:., - напряжение заряда конденсатора и момент времени т (с начала заряда);Сг - напряжение зарядной цепи;тсС -- постоянная времени зарядной цепи.На фmг. 1 приведена принципиальная электрическая схема для осуществления предлагаемого способа нзмерения.На схеме изображены две электрические изолированные цепи. Первая цепь состоит из хромель в алюмелевой термопары АТ (армированной в огнеупорную оболочку), подключенной к зеркальному гальванометру.Во второй цепи: Б -- источник постоянного тока; К - ключ для включения тока: НА - микроамперметр; РТ - сопротивление для регулировки рабочего тока; ПС - градуированное сопротивление, с которого снимается зарядное напряжение для заряда конденсатора С переменной емкости; Р - постоянное сопротив - ленце. Изменение величины постоянной времени РС зарядной цепи достигается изменением емкости конденсатора С. В качестве указателя во вторую цепь включен дифференциальный зеркальный гальванометр П( с одной обмоткой токовой чувствительности, ьключенной последовательно с зарядной цепью конденсатора, и второй обмоткой вольтовой чувствите,.тьности, вклточенной параллельно с питатощим зарядную цепь напряжением. Такое включение позволяет получить отклонение гальванометра по экспоненциальному закону изменения зарядного напряжения конденсатора С.Зеркала обоих гальванометров оптически связаны между собой и вращаются во взаимно перпендтттсулярцых плоскостях, т. е, фиксируют процессы в двух координатах,Г сли регулировкой параметров электрической схемы значение постояннои времени тсС подобрано равным вели 1 ттттте постоянной тепловой инерции: термопарьт, то в результате ттсключения из уравнений (1) и (2) т путем деления уравнения (1) и (2) получается линейная затзттсттмость между У, и У выражаемая уравнением:СУт(у сПрактитестси это выражается в отклонении общего светогого указателя гальванометров в прямоугольной системе координат (У т, О,. по прямой линии, проходящей через начало координат при условии одновременного погружения термопары и включения зарядной цепи.Как видно из уравнения (3), угол наклона прямой относительно оси абсцисс (С,) зависит от величины т.э.д,с. термопары Ут, соответствующей измеряемой температуре, и величины зарядного напряжения Уо; таким образом, неизвестная искомая величина Ит легко определяется по значснтпо У, и углу наклона прямой, пробегаемой световым указателем, относительно оси координат, и тлстслючается необходимость доводить температуру термопары до измеряемой температуры среды.При измерении постоянной тепловой инерции тела величина постоянной вгтеттеттт тсС зарядной цепи. как1 цо 100141 Фиг. 1- 9 правило, не будет оавна неизвестной определяемой величине константыи световой указатель гальванометоов при измерении пойдет по некоторои кривой как, например, изображено на срлг. 2. Для того, чтобы обеспечить отклонение усля по прямои. производят регулировку емкости конденсатора С; при этом емкостьгконденсатора может оыт про.-оадуирована в единицах времени и, таким образом, отсчет показаний переменного котдснсатора оудет дВать численное значение определяемой постоянной тепловой инерции . Пр сдм ст изобретен;я Способ измерегпя температуры, термических констант материалов и постоянных теплогой инерции тел поспсдсгвом термопары, отл и ч аюш ц й с я тем, что, с целью ускорения процесса измерения, одновременно с погружением термопары в нагретую среду с постоянной температуоой подключают постоянное напряжение на зажимы последовательно соединенных конденсатора с емкостью , и активного сопротивления Л, производят наблюдения в процессе нагоева термопары и в процессе заряда конденсатора при уравнивании постоянной времсш РС с постоо тепловой инерции я термопары и определяот измеряемую температуру (ипл копстянтф ) по ирР.стрзмв электрической схемы и постоянноисlвеличине отношения т.э.д.с. тсрмопары Г к напряжечию У,. а конденсаторе.