Способ бездемонтажной поверки технического термоэлектрического преобразователя и устройство для его осуществления

Способ бездемонтажной поверки технического термоэлектрического преобразователя и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность поверки термоэлектрического преобразователя (ТЭП). Последовательно - встречно с поверяемым ТЭП включается идентичный образцовый ТЭП, который нагревают или охлаждают до температуры, при которой разностная термоЭДС ТЭП равна нулю. В момент равенства нулю разностной термоЭДС через ТЭП пропускают в одинаковом направлении одинаковые импульсы тока определенной длительности ΤU и определенной амплитуды J. После пропускания импульсов тока регистрируют разностную термоЭДС ТЭП, по величине которой судят о характеристике поверяемого ТЭП. Приведены формулы для ΤU и J. Устройство содержит два источника тока 5, 6, регулируемый задатчик температуры 4, в который помещен образцовый ТЭП 3, блок индикации 8, ключ 7 для подключения источников тока и блок управления 9 для задания длительности импульсов ΤU и управления работой элементов устройства. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

ССИОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1471089 (51)4 G 01 К 15/00

g> jГ !1!)Я (g

: -:." :,й1.:, И

E ""; Á. «1 G . !: .;, !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

OCV+APCTBEHHblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4181692/24-10 (22) 19.01.87 (46) 07.04.89. Бюл. N - 13 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) Г.П.Корешев, Б.В.Сударев, А.Н.Усков и В.П.Бабин (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 777495, кл. G 01 К 15/00, 1978, Авторское свидетельство СССР

Ф 1173206, кл. G О1 К 15/00, 1983. (54) СПОСОБ БЕЗДЕМОНТАЖНОЙ ПОВЕРКИ

ТЕХНИЧЕСКОГО ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность поверки термоэлектрического преобразователя (ТЭП).

Последовательно-встречно с поверяемым ТЭП включается идентичный образцовый ТЭП, который нагревают или охлаждают до температуры, при кото- -. рой разностная.термоЗДС ТЗП равна нулю. В момент равенства нулю разностной термрЭДС через ТЭП пропускают в одинаковом направлении одинаковые импульсы тока определенной длительности 7, и определенной амплиту.У ды I. После пропускания импульсов тока регистрируют разностную термоЭДС ТЭП, ло величине которой судят о характеристике поверяемого ТЭП, Приведены формулы для и I. Устройство содержит два источника тока 5, 6, регулируемый задатчик температуры

4, в который помещен образцовый

ТЭП 3, блок индикации 8, ключ 7 для подключения источника тока и блок yqравления 9 для задания длительности импульсов ".„ и управления работой элементов устройства, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. 1471089 л g { 1 ) J где m „ - масса королька (саая термоэлектродов ТЭП); с „ — средняя массовая теплоем-. кость материала королька;

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено для бездемонтажной поверки тер" моэлектрических преобразователей в условиях нормальной эксплуатации тех

5 объектов, в которых они установлены.

Целью изобретения является повышение точности поверки путем уменьшения влияния на результат поверки теплоотдачи от рабочих спаев к окружающим средам, а также повышения точности изменения температуры рабочих спаев поверяемого и образцового термоэлектрических преобразователей в процессе поверки.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим об- 20 разом.

Последовательно-встречно с поверяемым термоэлектрическим преобразователем (ТЭП), находящимся в контакте с объектом, температуру которого из- 25 меряют, включают образцовый ТЭП, идентичный с поверяемым по материалам и диаметрам термоэлектродов и по номинальной статической характеристи,ке температура - термоЭДС, 30

Образцовый ТЭП помещают в регулируемый эадатчик температуры, Регулируемый задатчик температуры нагревает или охлаждает (в зависимости от температуры объекта .измере ния) рабочий спай образцового ТЭП до тех пор, пока термоЭДС образованной дифференциальной термопары не станет равной нулю.

В тот момент времени, когда тер- 40 моЭДС дифференциальной. термопары становится равной нулю, через рабочие спаи поверяемого и образцового

ТЭП в одинаковых направлениях (от .положительного термоэлектрода к отри- 45 с цательному или наоборот) и одновременно пропускают короткие тестовые импульсы тока одинаковой длительности и одинаковой амплитуды.

Длительность тестовых импульсов выбирают из соотношения — диаметр термоэлектрода ТЭП;

- коэффициент теплопроводности материала, i = - одного термоэлектрода ТЭП, 2 - другого термоэлектрода, i = 3 - материала объекта, к которому приварен рабочий спай;

- средняя массовая теплоемкость i-го материала;

- плотность i-.ãî материала;

- коэффициент, характеризующий степень отклонения ре« ального тестового нагрева спая от идеального адиабатического, устанавливаемый экспериментально. литуда тестового импульса выбниэ соотношения с,.

Амп рается (+ и)

I,- - — -+ с (22 где fl - коэффициент Пель тье для материалов, образующих спай, причем знак "+" соответствует положительной (выделяемой), а знак "-" отрицательной (поглощаемой) теплоте Пельтье в зависимости от направления тестового тока в спае;

Bс - сопротивление сная; — допустимое нормативно-тех I нической документацией на

ТЭП значение погрешности измерения начальной (перед пропусканием тестового импульса) и конечной (в момент сразу после окончания тестового импульса) температур исправным ТЭП, Выбор указанной длительности тестовых импульсов тока позволяет. обеспечить условия тестового нагрева или охлаждения обоих спаев, близки к адиабатическим, в результате чего практически вся выделенная в спаях тепловая энергия расходуется только па изменения их температуры независимо от условий теплообмена спаев с окружающими их средами, которые могут быть в общем случае различными для поверяемого и образцового ТЗП, Причем достоверность поверки тем вы1471089

55 ше, чем меньше длительность токовых импульсов, подаваемых на спаи, Максимально допустимое значение тестового тока определяется максимально допустимой температурой спаев обоих ТЗП и начальным значением температуры поверяемого ТЭП.

При прохождении одинаковых тестовых токов через рабочие спаи в одинаковых направлениях в них выделяются теплоты Пельтье одинакового знака (положительного или отрицательного в зависимости от направления тестовых токов) и положительные по знаку теплоты Джоулч. Зти теплоты суммируются и нагревают или охлаждают (в зависимости от знака теплоты

Нельтье) рабочие спаи обоих ТЗП на о о величины lit „и Jt < соответственно, максимальные значения которых будут в момент окончания тестовых импульсов.

Сразу же после окончания тестовых импульсов тока индицируют термоЭДС дифференциальной термопары hE» т.е, устанавливают, равна она нулю или отлична от нуля.

Если QE = О, то выносят заключе« ние о том, что характеристика поверяемого ТЭП идентична характеристике образцового ТЭП, Устройство для бездемонтажной поверки технических термоэлектрических преобразователей содержит поверяемый ТЭП 1, расположенный в контакте с объектом 2 измерения, образцовый ТЭП 3, помещенный в регулируемый задатчик 4 температуры, первый источник 5 тестового тока, второй источник 6 тестового тока, ключ 7, блок 8 индикации, блок 9 управления, два диода 10 и 11.

Второй источник 6 тока соединен с первым источником 5 тестового тока последовательно-встречно.

Образцовый ТЗП 3 включен встречно поверяемому ТЭП 1 с помощью удлини тельных термоэлектродов 12 и 13, выполненных из материалов, термоэлектрические свойства которых идентичны свойствам материалов соответству ющих термоэлектродов поверяемого и образцового ТЭП. Точки их соединения с другими соединительными проводниками(точки А, В, С) должны иметь одинакую температуру.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии поверяемый

ТЗП 1 имеет температуру объекта измерения ° Образцовый ТЭП 3 помещен в регулируемый задатчик 4 температуры и имеет температуру, равную температуре задатчика. Ключ 7 находится в разомкнутом состоянии, Регулируют задатчик 4 температуры таким образом, чтобы максимальная (минимальная) температура помещенного в него образцового ТЭП 3 соответствовала бы максимальной (минимальной) температуре объекта измерений.

По сигналу "Пуск" с блока управления начинается изменение температуры образцового ТЭП 3, вследствие чего начнется изменение его термоЭДС, величина которой будет приближаться к величине термоЭДС поверяемого

ТЭП 1.

В некоторый момент времени обе термоЭДС сравняются, при этом суммарная термоЭДС дифференциальной термопары, приложенная к входу блока 8 индикации, станет равной нулю, В этот момент времени на выходе блока индикации формируется короткий импульс, который поступает на вход блока управления. По сигналу с блока 9 управления ключ 7 переходит в замкнутое состояние ца время cz,рассчитанное по формуле (1 ). Одновременно происходит блокировка входа блока индикации, При замыкании ключа 7 через рабочие спаи поверяемого и образцового

ТЭП от соответствующего источника тестового тока (5 или 6) через соот- ветствующие диоды 10 и 11 начинают протекать в одинаковых направлениях (от положительного термоэлектрода к отрицательному или наоборот) одинаковые тестовые токи, величины которых рассчитываются по формуле (2).

В результате этого в рабочих спаях обоих ТЭП выделяются одинаковые по знаку теплоты Пельтье и положительные по знаку теплоты Джоуля, которые в каждом рабочем спае суммируются и нагревают (или охлаждают) рабочие спаи обоих ТЭП на величины Llt è

Dt о, значения которых будут максимальны в момент окончания тестовых импульсов тока.

При протекании тестовых токов через поверяемый и образцовый ТЭП на участках АВ и ВС дифференциальной термопары выделяются падения напря5 471 .:;ения, пропорциональные сопротивлениям этих участков. Хотя оба эти напряжения включены встречно (относительно входа блока индикации) и поэ5 тому вычитаются, их сумма в общем случае может быть неравна нулю даже при одинаковом диаметре и материале соответствующих термоэлектродав ТЭП н удлинительных термоэлектродов 1О вследствие возможной разницы их длин.

Для того, чтобы указанная разность паде .пп! напряжений, отличная от нуля, не привсдила бы к лажному толкованию этого явления как отрицательный результат поверки, вход блока индикации блокируется в течение всей длительности тестовых импульсов, поэтому блок индикации не реагирует на сигнал, приложенный в это время . к ега входу. Блокировка входа блока индикации может быть осуществлена с по" мощью электронного ключа, включаемого параллельно его входу (не показано).

По истечении заданного времени „ ключ 7 возвращается в разомкнутое состояние, отключая источник 5 и 6 тока от ТЭП. В момент срабатывания ключа 7 вход блока индикации разблокируется и блок индикации запоминает значение входного сигнала, приложенного к- его входу в этот момент.

А в этот момент времени к входу блока индикации 8 приложена только суммар35 ная термоЗДС дифференциальной термопарЫ JIVE, по величине которой судят о пригодности поверяемого ТЭП к дальнейшей эксплуатации.

Диоды 10 и 11 предотвращают прохождение тока ат источников 5 и 6 тока через спаи ТЭП при разомкнутом ключе 7.

089 Ь тестовых импульсов тока, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности поверки, через рабочие спаи термоэлектрических преобразователей пропускают одинаковые тестовые токи в одинаковом направлении, регистрируют разностную термоЭДС поверяемого и образцового термоэлектрических преобразователей в момент времени сразу после окончания тестовых импульсов, по равенству нулю которой судят об идентичности характеристик термоэлектрических преобразователей, причем длительность

"; „ тестовых импульсов тока и их амплитуду 1 выбирают из соотношений

В где m к с к

В!!go

Формула изобретения, 1. Способ бездемонтажной поверки технического термоэлектрического преобразователя, заключающийся в включении последовательно-встречно с поверяемым термоэлектрическим преобразователем идентичного образцового термоэлектрического преобразователя„ нагреве или охлаждении его до температуры, при которой разностная термоЭДС термоэлектрических преобразователей равна нулю, изменении температуры рабочих спаев обоих термоэлектрических преобразователей путем одно. временного пропускания через них масса спая термоэлектродов термоэлектрического преобразователя; средняя массовая теплоемкость материала спая;

)/л

А с-y +

2 1 !Л с, р„+ 444, с р,4); диаметр термоэлектрода; коэффициент теплопроводности материала, i = 1 - одного термоэлектрода, i = 2другого термоэлектрода, = 3 - материала объекта, к которому приварен рабочий спай; средняя массовая теплоемкость i-ro материала; плотность i-ro материала; коэффициент, характеризующий степень отклонения реального тестового нагрева спая от идеального адиабатического, устанавливаемый экспериментально; коэффициент Пельтье для материалов, образующих спай, причем знак "плюс" соответствует выделяемой, а знак

"минус" поглощаемой теплоте

Пельтье в зависимости от направЛения тестового тока в спае;

1 сопротивление спая;

- допустимое значение погрешности измерения начальной

1471089 и конечной температур, перед и после окончания тестового импульса, исправным термоэлектрическим преобразователем.

Составитель В. Куликов

Техред М.Дидык Корректор M. Максимииинец

Редактор С, Пекарь

Заказ 1601/45 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

2, Устройство для бездемонтажной поверки технического термоэлектрического преобразователя, содоржащее образцовый термоэлектрический преобразователь, включенный последовательно-встречно с поверяемым термоэлектрическим преобразователем и помещенный в регулируемый задатчик температуры, источник тестового тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности поверки, в него введены второй источник тока, два диода, блок индикации, блок управления и ключ, вход которого соединен с первыми выводами источников тока, выход подключен к точке соединения первых выводов образцового и пове5 ряемого термоэлектрических преобразователей, а управляющий вход соединен с управляющим входом блока индикации и подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого соединен с выходом блока индикации, а второй выход подключен к управляющему входу регулируемого задатчика температуры, при этом вторые выводы источников тока соответ1 ственно через первый и второй диоды соединены с вторыми выводами образцового и поверяемого термоэлектрических преобразователей и подключены к второму входу блока индикации.