Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров

Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и м.б. использовано при проверке встроенных в объект термоэлектрических термометров (ТТ).Цель изобретения - повышение точности определения погр1ешностей ТТ. Устройстйо, реализующее способ, содержит источник 1 постоянного тока, нагреватель 2, образцовый резистор 3, усилитель 4, коммутирующее устройство 5, термоэлектрический преобразователь 6, рабочий спай 7, измерительный прибор 8, амперметр 9 и миллиамперметр 10. Погрешность проверяемого ТТ определяется абсолютным значением тока, протекающего через нагреватель 2,.а не малой разностью двух больших токов , которая имеет неопределенность из-за погрешности измерения тока -в промьшшенных условиях. 1 ил. ( с со Oi го со о: 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1362964 (5и 4 G 01 K 15/00

Щ(((!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4093483/24-10 (22) 25.07,86 (46) 30. 1 2.87. Бюл. N - 48 (7 1) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Г.В,Юрчик, Ю.А.Скрипник и Э.С,Браилов (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1173206, кл. G 01 К 15/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1191757, кл. G 01 К 15/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и м.б. использовано при проверке встроенных в объект термоэлектри-ческих термометров (ТТ).Цель изобретения — повышение точности определения погрешностей ТТ. устройство, реализующее способ, содержит источник 1 постоянного тока, нагреватель

2, образцовый резистор 3, усилитель

4, коммутирующее устройство 5, термоэлектрический преобразователь 6, рабочий спай 7, измерительный прибор

8, амперметр 9 и миллиамперметр 10.

Погрешность проверяемого ТТ определяется абсолютным значением тока, протекающего через нагреватель 2, а не малой разностью двух больших токов, которая имеет неопределенность из-за погрешности измерения тока -в промьппленных условиях. 1 ил.

13629

Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и может быть использовано при проверке встроеннык в объект тремоэлек5 трических термометров.

Целью изобретения является повышение точности определения погрешностей термоэлектрических термометров, 10

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ.

Устройство содержит регулируемый источник 1 постоянного тока, дополнительный нагреватель 2, образцовый резистор 3, операционный усилитель 4, коммутирующее устройство 5, двойной термоэлектрический преобразователь с четырьмя термоэлектродами 6 и одним рабочим спаем 7, вторичный измерительный прибор 8, цифровые амперметр

9 и миллиамперметр 10 соответственно в цепи нагревателя 2 и в токовой 26 цепи термоэлектрического преобразователя.

Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров осу- З0 ществляют следующим образом.

Через нагреватель 2 пропускают постоянный ток, нагревая этим рабочий спай 7 термопреобразователя, в зоне которого размещен нагреватель.

Источником 1 тока устанавливают ток нагревателя 2 такой величины, чтобы показание вторичного прибора 8 соответствовало первой проверяемой отметке с температурой Т,. При этом с по- 40 мощью прибора 9 фиксируют точное значение тока нагрева I Температура ! ( рабочего спая Т при нагреве пропорциональна электрической мощности, рассеиваемой в нагревателе 45

Т =

К вЂ” коэффициент теплоотдачи между нагревателем и рабочим спаем термопреобразователя.

С учетом непостоянства теплоотдачи через ОКружающую рабочий спай среду и наличия некоторого теплового фона, создаваемого токами утечки, выражение (1) для температуры рабочего спая можно представить в виде

64 2

Т"= I (К (1+E) +yg R, (2) где К, — расчетный коэффициент теплопередачи;

4К вЂ” — и — соответственно отноК сительное и абсолютное изменение коэффициента теплонередачи из-за некотролируемых изменений условий теплоотдачи и теплового фона.

С учетом погрешностей термоэлектрического преобразователя и погрешностей звеньев электрического тракта преобразования (линии связи,коммутационных устройств, вторичного прибора) показание термометра на поверяемой отметке шкалы Т„ связано с током нагрева соотношением т =1?У(К (1+ E) + (3) 1 j R,$ ()! )9 где d — абсолютная аддитивная погрешность термометра на поверяемой отметке, обусловленная смещением преобразовательной характеристики, например от непостоянства температуры свободных концов термоэлектродов; — относительная мультиплика1 тивная погрешность термометра на поверяемой отметке, обусловленной изменением наклона преобразовательной характеристики, например от непостоянства чувствительности термоэлектрического пре обр аз ов ателя .

Не зная точного значения температуры Т" рабочего спая термоэлектрического преобразователя при установленном токе I,, нельзя из-за неконтролируемых изменений Е,и по ус- .: тановленному показанию Т термомет1 ра определить его погрешность дT =

= Т вЂ” Т на поверяемой отметке

1 шкалы.

Для определения указанной погрешности коммутирующим устройством 5 замыкают токовую цепь термоэлектрического преобразователя 6 и охлаждают рабочий спай 7 термопреобразова теля на значение температуры, превышающее в 3-5 раз порог чувствительности термометра, и пропуская через

1362964

T I, = 7

+ J R + d 4 l (1 + 7,) (7) 25 (5) - jf 1, t d, ) (1 + у,), з=Е

« L2 L3

2 (8) 3 1"-32 =Т =У.

T„={I,(К (1+Е) + т,1 33 где I

1К, (1+ E ) +

55 3 У

2 93 з

Тг = II2 (Ко(1+Е) + (9) I — установившееся значе1 ние тока нагревателя; рабочий спай постоянный ток соответствующей полярности, величина которого пропорциональна падению напряжения на образцовом резисторе 3 от источника 1 тока в цепи нагревателя.

Вследствие эффекта Пельтье в спае поглощается определенное количество тепла и температура спая понижается на величину где П вЂ” коэффициент Пельтье;

С вЂ” эквивалентная теплоемкость, 15 учитывающая тепловое взаимодействие спая с окружением и свободными концами термоэлектродов; у — коэффициент пропорционально- 20 сти между токами нагревателя и токовой цепью преобразователя;

7! — коэффициент пропорциональности.

В результате понижения температуры спая показание термометра уменьшится до значения Тг, регистрируемого прибором 8 30

Т, =/I (К(1+Е )3+ )Кгде Е и и — изменения коэффициг .ентов теплопередачи, соответствующие новому значению температуры рабочего 40 спая;

d и м — погрешности преоб1 - 2 разования термометра для отметки 7 °

Затем источником 1 тока увеличивают ток через нагреватель 2 и повышают температуру чувствительного элемента преобразователя на значение, превышающее порог чувствительности термометра также в 3-5 раз, фиксируя ус- 50 тановившееся при этом показание температуры термометра ТЭ и — изменения коэффициенЭ з та теплопередачи, соответствующие возросшей температуре рабочего спая; и — погрешности преобра Э зования термометра для отметки Т

Далее с помощью коммутирующего устройства 5 размыкают токовую цепь преобразователя 6. В результате прекращения охлаждения рабочего спая 7, показание термометра возрастает.Фиксируют показание температуры Т4 прибора 8 где f и — изменения коэффициен4 4 та теплопередачи изза возрастания температуры рабочего спая;

d4 и r — погрешности преобразования термометра для отметки Т4 °

Так как значение тока охлаждения спая

p I „ и изменение тока нагрева dI выбирают такими что изме2 1

У некие температуры в окрестностях поверяемой отметка шкалы термометра не превышали бы в 3-5 раз его порог чувствительности, то можно считать, что некотролируемые изменения коэффициента теплопередачи и. погрешности преобразования остаются практически постоянными

Тогда с учетом (8)- показания термометра в окрестностях поверяемой отметки шкалы Т, можно представить в виде

+1 j "4 + cP3 (1 + У); (1P) 1362964 (12) 10

К = K (1 + ) + = (T s-T g) Tl (l2 I q) 20 Формула изобретения

Т - Т1 т, = Т, (К.(1 ++8 ) +

+77 R Т, + (1+y); («)

Т4 = I д, CKÎ(1+ E) +

+ 7 R + dI . (1 +y) .

Решая систему уравнений (9)-(12) относительно коэффициента теплопередачи К, находится его действительное значение с учетом неконтролируемых изменений с и

Г(Т Т ) (Т Т2)3(It ? )К (T -Т ) — (T,-T ) (I -I ) R (13) Иэ выражений (2) и (1-3) определяется действительное значение темпера1 туры рабочего спая

1 ц Т -Т1 Is

Т. (14) (т т) (т т) I +т, Так как токи нагрева I и I мало отличаются друг от друга, то выражение (14) можно упростить и Т - Т )/Т1 () (т -тз) . — (т -т ) 2

Разность между показаниями термометра Т и действительным значением

1 II температуры рабочего спая Т дает значение погрешности на поверяемой отметке шкалы, которое определяется по формуле т - т, ит, (Т -Т ) — (Т,-Т ) 2

Таким образом, измерив с высокой точностью ток нагрева I,, соответствующий поверяемой отметке шкалы термометра и фиксируя Т, Т и Т по его шкале, можно определйть погрешность термометра с встроенным в объект термоэлектрическим преобразователем.

Нагревая рабочий спай термопреобразователя до температуры, соответ25

55 ствующей следующей точки поверки и выполняя операции предлагаемого способа, можно определить погрешность термометра во всех заданных точках диапазона измеряемых температур.

Повышение точности определения погрешности термометров с встроенными в контролируемый объект термоэлектрическими преобразователями достигнуто за счет того, что погрешность поверяемого термометра определяется абсолютным значением тока, протекающим через нагреватель, а не малой разностью двух больших токов, которая может иметь существенную неопределенность из-за погрешности из,мерения тока в промышленных условиях.

Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров, заключающийся в том, что показания термометра на поверяемой отметке его шкалы сравнивают с действительным значением температуры, при этом температуру, соответствующую поверяемой отметке шкалы, задают, пропуская электрический ток через дополнительный нагреватель, который размещают в зоне рабочего спая термоэлектрического преобразователя, затем, пропуская через рабочий спай постоянный ток, охлаждают его, после чего увеличивают ток нагревателя, повышая температуру рабочего спая, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, после установления показания термометра, соответствующего поверяемой точке с температурой Т,, охлаждение рабочего спая термоэлектрического преобразователя производят до достижения температуры Т, меньшей первоначальной на 3-5 порогов чувствительности термометра, при этом величину тока охлаждения выбирают пропорциональной току нагревателя, затем увеличивают ток нагревателя и ток охлаждения рабочего спая, поддерживая их пропорциональность, и нагревают тем самым рабочий спай термоэлектрического преобразователя до температуры Т, превышающей предыдущее значение температуры спая также на 3-5 порогов чувствительности термометра, после чего прекращают пропускание постоянного тока через рабочий спай и регистрируют устано1362964 вившееся показание термометра Т а искомую погрешность 8Т определяют по формуле

П вЂ” коэффициент Пельтье для рабочего спая термоэлектрического преобразователя;

С вЂ” эквивалентная теплоемкость рабочего спая; р — коэффициент пропорциональности между током нагревателя и постоянным током охлаждения рабочего спая.

Т вЂ” Т1 П Iq 5 (Т, -Тз) (Tg Т 2) 2С

3T=Т, где I — ток нагревателя, создаю1 щий заданную. температуру

Т„;

Составитель В.Голубев

Техред;Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор Ю.Середа

Заказ 6390/28 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4»