Термопара для измерения низких температур

Термопара для измерения низких температур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ТЕРМОПАРА ДШ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, содержащая отрицательный электрод, выполненны|11 из сплава на основе меди, содержащего железо в количестве 0,01-0,5 мас.%, и положительный электрод, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения низких температур путем получения близкой к нулю чувствительности при 273 К, положительный электрод выполнен из сплава на основе меди при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: Никель 0,01-3,5 Медь Остальное 2. Термопара по п.1, о тл и ч а ю щ а я с я тегм, что отрицательный электрод, выполненный из сплава на 9 основе меди, дополнительно содержит литий в количестве 0,0005-0,05 мас.%. ГО о 00

,SU„„120181

COOS СОВЕТСКИХ

НОРА

РЕСПУБЛИН

3ур G 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/,(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АВТОРСНОНУ СВРВВТВОЬСТВР

3 ) (21) 3588988/18-10 (22) 15.03.83 (46) 23.10.84. Бкл. У 39 (72) С.Г.Хаютин, В.АВЧеренков, В.М.Бейлин и Н.ГВФлеров (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (53) 536.532(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

Ф 545881, кл. G 01- К 7/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 457137, кл. С 01 К 7/02, 1973 (прототип). (54)(57) 1. ТЕРМОПАРА ДЗИ ИЗМЕРЕНИЯ

НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, содержащая отрица" тельный электрод, выполненный.иэ сплаsa на основе меди, содержащего железо в количестве 0,01-0,5 мас.%, и положительный электрод, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью иовышения точности измерения низких температур путем получения близкой к нулю чувствительности при 273 К, положительный электрод выполнен иэ сплава на основе меди при следующем количественном соотношении компонентов; мас.%:

Никель 0,01-3, 5

Медь Остальное

2. Термопара по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что отрицательный электрод, выполненный из сплава на Я основе меди, дополнительно содервит литий в количестве 0,0005-0,05 мас.%.

1 11201

Изобретение относится к термометрии, а именно,к измерениям низких температур с помощью термопар.

Известна термопара для измерения . низких температур, содержащая отри5 цательный электрод, выполненный из сплава на основе меди и положительный электрод Е1 3.

Однако термопара обладает значительной чувствительностью вблизи комнатной температуры, поэтому при колебаниях температуры опорного спая, превышающих доли градуса, измерение температуры ведется с большой погрешностью. Кроме того, стабилизация

15 температуры опорного спая требует применения энергоемкой и громоздкой аппаратуры, что не всегда осуществимо в условиях авиационной и космической техники.

Наиболее близкой к предлагаемой является термопара для измерения низких температур, содержащая отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди. Содержащего 0.01- 25

0,5 мас.% железа и положительный электрод $2/, В термопаре значительно снижена чувствительность термоэлектродов при 273 К и составляет порядка

0,6 мкв/град.

Однако при современном метрологическом обеспечении ряда областей новой техники требуется дальнейшее повышение точности измерения т упературы, что может быть достигнуто и за З5 счет еще большего снижения чувствительности термопары вблизи 273 К.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем получения близкой к нулю чувствительности при

273 К.

Поставленная цель достигается тем, что в термопару для измерения низких температур, содержащую отрицательный электрод, выполненный из .

45 сплава на основе меди, содержащего железо в количестве 0,01-0,5 мас. н положительный электрод, положительный электрод выполнен из сплава на основе меди при следующем количественном соотношении компонентов, мас. Ж:

Никель 0,01-3 5

Медь Остальное

81 2

Отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди, дополнительно содержит литий в количестве 0,0005-0,05, мас. .

Термопара работает следующим образом.

Положительный электрод в разработанной термопаре обладает малой дифференциальной термо-ЭДС при 4-77 К и сравнительно большой при 273-300 К, причем по знаку совпадающей с термоЭДС сплава медь — железо. В результате термо-ЭДС пары в области (4-77K) велика, а в области (273-300) К - мала. Подбором материалов электродов можно добиться практически нулевой чувствительности термопары к температуре свободных концов, для чего термоэлектрическая чувствительность обоих электродов при 273 К должна совпадать. При этом термо-ЭДС электродов при 273 К как бы компенсируются, так что ЭДС пары равна нулю..

Содержание железа в отрицательном электроде в зависимости от назначения термопары изменяется от 0,01. до

0,5%. При этом абсолютная дифференциальная термо-ЭДС при 273 К может иметь 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 неоднородность положительного электрода обеспечивает измерение температуры предлагаемой термопарой с точностью 0,1 град, Положительный электрод на основе сплава медь-никель.при концентрации никеля менее 0,01% имеет абсолютную двфференциальную термо-ЭДС 0,01О, 1 мкв/град во всем интервале 4,230 К и не представляет практического интереса.

Сплав медь-никель при содержании никеля более 3,5 имеет термоэлектрическую неоднородность, дающую ошибку определения температуры более

0,1 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

Си

Си

Си

Cu + 0,15 Fe + 0,002 Li

Си

0,1

Cu + 0,01 Fe

Cu + 0,15 Fe

0,1

0,15

Cu + 0,50 Fe

Cu + 0,10 Ге + 0,003 Li

0,1

Cu + 0,10 Fe + 0,0905 Li

0,15

10

Cu+0,6 Ni

Cu + 0,10 Fe + 0,05 Li

0,15

Cu + 0,15 Fe + 0,003 1.1

Cu+0 6 Ni

0,15

Из таблицы видно, что предлагаемая термопара не уступает известной по чувствительности при криогенных температурах и обладает практически нулевой чувствительностью при температуре такицего льда. Это позволяет для большинства технических измерений отказаться от термостатирования свободных концов, поскольку изменение их температуры в пределах до

20 С не влияет на интегральную тера, мо-ЭДС,что способствует снижению стоимости контрольно-измерительной аппара-., туры и уменьшению энергопотребления.

Составитель А.Тереков

Редактор Е.Лушникова Техред С.Иигунова

КорректорГ.Огар

Заказ 7729/29 Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Cu + 0,01 Fe

Си +,0,15 Fe

Cu + 0,50 Fe

Cu+0 01 Ni

Cu+0,60 Ni

Cu+3 5 Ni

Cu+O,6O Ni

Cu+0 6 Ni

ТЭДС пары мкв/град

4,2 К 273 К

5 I

10 8