Способ определения температуры

Номер патента: 1814035

Авторы: Бардило, Трищ

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК 0 01 К 7/04 ТЕНИЯ В и В. И, Бардилоо СССР1987.о СССР966. Я ТЕМПЕРАТУ ние температу ьной эксплуата воздействия Е ) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ИСАНИЕ ИЗО КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН РЫ(57) Использование: изме ры термопарами при длите ции в условиях Изобретение относится к способам температурных измерений, в частности к способам измерения температуры термспарами непосредственно на месте их эксплуатации, т. е. без демонтажа, и может использоваться при измерениях в атомных энергетических установках, где термопары вообще не подлежат периодической поверке, химических производствах, например в химических реакторах, к которыл термопа ры (гермоп реобразователи) приварены, при измерении низких температур в условиях сильных л 1 агнитных полей, и т. и.Цель,изобретения - повыщение точности в условиях длительной эксплуатации под воздействием дестабилизирующих факторов,Поставленная цель достигается тем, что измеряют термоздс Е на свободных концах одного из двух равноименных термоэлектродов термопары и третьего термоэлектрода, выполненного из того же материала, но с другим диаметром, а температуру контролируемой зоны определяют по формуле,9) Ю п 1 8 14 О 35 дестабилизирующих факторов - в атсмнь 1 х энергетических установках, химических реакторах, в условичх воздействий сильных магнитнь 1 х полей, Сущность изобретения, измеряют значения термоэдс Е на свободных концах двух разноименных термсэлектродов трехэлектроднсй термопары и Ел одного из этих термоэлек гродов и третьего термоэлектрода, выполненного из того же материала, но с другим диаметром. Температусу объекта определяют по формуле Т=-Тп+Р (Ед/Е), где Тп - температура, определяемая по градуировочной характеристике двухэлектродной термопары. 3 ил,где Тп - температура, определяемая дуирсвсчной характеристике двухэл р ной термопарььНа фиг, 1 показана схела термопары с термоэлектрсдами "а" и "в" и с добавочным термоэлектрсдсм "с", который выполнен из того жа материала (состава), что и термоэлектрод "а", но отличается от последнего диаметром провода; на фиг, 2 - градуировочная зависимость Е основной термопары "а - в" от температуры Т в начальный период эксплуатации, т, е. когда время т эксплуатации равно нулю: т = тс При эксплуатации через время т 1, с 2, тз (или из-за воздействия других дестабилизируощих факторов) характеристика смещается,На фиг, 2 также показана градуировочная характеристика термопары "а-с" Ел от температуры Т, т. е, термопары, образованной идентичными по материалу (составу) термоэлектродами, в моменты времени г, т 1, г 2, гз. Так как электроды идентичные, то,1814035 ны величины т и измеряемая температура Тх, а вторичные приборы градуированы по начальной зависимости (1), т, е.Е тз=тоЩ (6)Аналогично (2) можно записать ТЭДС термопары Ед (фиг, 2); Егод =1 одЩ - начальнаЯ зависимость,причем Егод =О,Е т 1 =1 д(Т)Ег =т 2 ЩЕ гз" =1 з"Щ (7)Е тд = г ЩЕд рд(Т ) Е го =ЦТ) - начальная зависимость,Е г 1 =т 1 ЩЕ 2 =12(Т)Е гз =1 ЗЩЕ,=, (Т)(3) 30 ЕудЕутакже зависит от Т и г; т. е.(8) или или в общей виде:ЛТ=Р ф (12)Л Е=Ь(Т, т), (5)Гаким образом, имеется зависимост, 55 где ДТ - пог ешность те мопа ы С Г -связывающая абсолютную погрешностьтЕрМОПарц С ИЗМЕряЕМОй тЕМПЕратурсй Т И фу КцИя, раВНая Р 1/)о.фУнкЦиЯ Равнад Р 1 оВеличина О зависит на основании р) ивременем т.дС)д ако величина Е не может быть Р) от ее ичин Тит. Если зависимости Е ипринципиально определена, т. к. неизвестелиней ы от температуры, то величина следовательно, ТЭДС Ед в начальный момент времени то равна нулю, Затем в момент времени т 1 вследствие нестабильности электродов (причем разной нестабильности, т, к. электроды разных диаметров по разному восприимчивы к нестабильности) появляется ТЭДС. С увеличением времени х, т. е. тг, тз, ТЭДС увеличивается, что показано соответствующими зависимостями,10Таким образом, температурные зависимости ТЭДС основной термопары, показанные на фиг. 2, можно представить: Е=Е-Ж:, (3)где Л Е г 1, Ь Е тг и т. д. - абсолютные погрешности измерения температуры в момент времени г 1,тгпричем Ь Е =1 Ь(Т),т, е. любое значение Е т можно рассматривать как значение ТЭДС по начальной градуировочной зависимости с учетомпогрешности, которая возникла от "ухода" 40градуировки за время т при температуреизмерения Т,или:ЛЕт =Ет - Ет =0О о О45Л Е т 1 = Е Ко - Е г 1ЛЕ гг=Ехо Е гг (4)Е тз = Е то Е гзЛ Ег Его ЕХД=аи Ег - ЕО Таким образом, имеется зависимость, связывающая ТЭДС Ед дополнительной термопары с температурой и временем 7.Так как конструкцию термопары следует считать заданной, т. е. диаметры и материал термоэлектродов находятся в одинаковь)х условиях работы, то на основании утверждения, что стабильность термоэлектрическая зависит от диаметра термоэлектродов, можно утверждать, что величины Еи Е ц являются взаимно корреаированнмми, А на основании(2) Д) мои. но утверждать, что величины Е, Е и ЬЕ взаимно коррелированы, Величина отношения ВТЭДС О= Ю(Т, г). (9) Поэтому можно записать:Л Е=Р 1( )=Р 1 (6), (10)Едгде Р 1 - некоторая функция, которая однозначно определяется конструкцией термопары.Разделив (10) на величину)о (коэффициент ТЭДС начальной градуировочной характеристики термопары "а-в", получим;Лр РО)1814035 ЛТ = О также зависит от температуры, а если линейны, то не зависит от температуры, а только от величины т, Рассмотрим случай, когда величина О не зависит от температуры. В этом случае величина Ог, однозначно определяет конкретную реализацию величины Е т по фактоРУ т 1, т. е. по величин Оц, можно определить градуировочную характеристику Е т, .в данный момент времени т (т, е. в тот момент, когда определялись величины Е г, и Е т;д, А если известна зависимость Ет =1(Т), то можно легко определить погрешность измерения ЬЕ, (или ЬТ ц). Чтобы величина Отакже не зависела от температуры Т и в случае нелинейной зависимости Е и Ед от Т, можно определить величину О по формуле 51015 6Основная зависимость (12) представляет собой усредненную зависимость, определенную экспериментальным путем на некотором количестве экземпляров термоэлектрических преобразователей конкретного типа. Вид такой зависимости для хромельалюмелевой термопары (ХА) с диаметром термоэлектродов 1, 2 мм и добавочного термоэлектрода из хромеля 0.7 мм приведен на фиг, 3,ТЭДС Ед термопары типа ХА изменяется в пределах от 0 до аах, что более точно поддается измерению.При измерениях ТЭДС Е и Ед и математической обработке по формуле(13) погрешность может быть доведена до Ьрг1 - 2. Поэтому общая погрешность(13) где Кп - поправочный множитель (коэффициент), который в общем виде равенКп=тк(Т, г), (14) Но так как нелинейность градуировочных характеристик от величины тизменяется очень мало, то можно принять, что коэффициент Кп от т не изменяется. Следовательно, можно записать:Кп = 1 к(Т), (15) Так как точноезначение измеряемой температуры Т не известно, то в данном случае можно принятьТ =Тх (16) где Тх - измеряемая температура Т, которую показывает прибор, градуированный по начальной градуировочной характеристике, т. е, по ЕтоТаким образом, измеряемая температура будет определяться по формуле на основании (12): Т=Тх + ЬТ=Тх+Г(о),(17) где Тх - значение температуры, определенное по начальной градуировочной характеристике.Зависимость (12) с учетом (13), полученная на основании зависимостей (2) и (7), определяется конкретной конструкцией термопары, а точнее для конкретной конструкции термоэлектрического преобразователя, для конкретных условий эксплуатации,В общем случае под дестабилизирующим фактором следует понимать время, радиационное и химическое воздействие, влияние магнитного поля, давления и т, и. 20Если погрешность ЛТ известна даже с погрешностью, равной ЬТ =25, то имеется колоссальный выигрыш в длительности эксплуатации (или ресурсе) термопары или вы игрыш в точности измерения температуры.Сказанное можно пояснить примером,Допустим, имеется термопара, у которой при температуре 1000 С технический. ресурс, обусловленный допускаемой по грешностью 1 О, т. е, 10 С, составляет10000 ч. Если термопара будет эксплуатироваться дальше, погрешность будет раси, Например в момент времени тз произведено измерение ТЭДС Етз и Етзд притемпературе Тх, При этом прибор покажет температуру Тп=1000 С, Определяют отношение Огз = Е тзд/Е тз, По известной зависимости (12), связывающей величину 40 погрешности ЬТ (или Ь Е ) с величинойО (фиг, 3), определяют ЬТ, которое, например, равно 40 С, По зависимости(17) определяют фактическую темперафтуру Тх45 Тх=Тп+ ОТ=1000+40=1040 С,Случайная составляющая погрешностиЬТ составляет;10 С(1 Р50Формула изобретенияСпособ определения температуры, заключающийся в размещении в зоне измерения трехэлектродной термопары и измерении термоэдс Е на свободных концах двух ее разноименных термоэлектродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюаказ 1825 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 повышения точности в условиях длительной эксплуатации под воздействием дестабилизирующих факторов, измеряют термоэдс Ед на свободных концах одного из двух разноименных термоэлектродов термопары и третьего термоэлектрода, выполненного из того же материала, но с другим диаметром,а температуру контролируемой зоны определяюг по формулеЕдТ=Т+Р ( ),где Тп - температура, определяемая по градуировочной характеристике доухэлектродной термопары.

Смотреть

Заявка

4803190, 18.12.1989

БАРДИЛО ПЕТР ИЛЬИЧ, ТРИЩ ГРИГОРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ, БАРДИЛО ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ

МПК / Метки

МПК: G01K 7/04

Метки: температуры

Опубликовано: 07.05.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1814035-sposob-opredeleniya-temperatury.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения температуры</a>

Похожие патенты