СПОСОБ ПРОВЕРКИ ДОСТОВЕРНОСТИ ПОКАЗАНИЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области измерений температуры термоэлектрическими термометрами и может быть использовано для проверки показаний термоэлектрических преобразователей, а также установления их ресурса в процессе работы в различных средах.

Известен способ периодической метрологической проверки термоэлектрических преобразователей, эксплуатируемых на АЭС с реакторами типа ВВЭР в системах первого контура [1]
Согласно этому способу для дачи заключения о техническом состоянии преобразователей и достоверности их показания не реже, чем через 2500 часов, извлекают их из мест установки и производят целый ряд операций, таких как: визуальный контроль, капиллярный контроль, проверку электросопротивления термоэлектродов, допускаемое отклонение от номинальной характеристики, проверку электроизоляции, испытание механических свойств, проверку целостности токоведущей части, определение зависимости сопротивления от температуры. Вся работа по метрологической проверке проводится в соответствии с требованиями радиационной безопасности и имеет достаточно большой объем, поэтому делается выборочно для одного или нескольких датчиков (из целой партии), извлекаемых из наиболее нагруженных мест измерения, и по полученным сведениям выносится заключение о возможности дальнейшей эксплуатации партии датчиков, установленных вместе с проверяемым.

Недостатками данного способа являются следующие:
невозможность проведения контроля показаний без снятия датчика с места измерений;
по результатам проверки контрольного образца может быть забракована партия вполне пригодных для эксплуатации других датчиков;
о качестве используемых в процессе эксплуатации датчиков можно судить только после демонтажа датчиков с места установки и проверки их в лабораторных условиях.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ определения стабильности термоэлектродных проводов [2] заключающийся в формировании пучка отрезков проволоки из одной бухты и образца сравнения, концы которых соединяют между собой, размещении полученного пучка на определенной глубине в нагревательной печи с заданной температурой и измерении через определенные промежутки времени значений термо-ЭДС между образцом сравнения и каждым отрезком испытуемой проволоки, по которым определяют стабильность испытуемой проволоки.

Недостатками известного способа являются следующие:
для получения сведений о стабильности термоэлектродных материалов, а следовательно, и достоверности получаемых с их помощью сведений также, как и в [1] необходимы лабораторные условия вне объекта измерений и поддержание постоянного заданного значения температуры с помощью печи;
применение однородного материала значительно уменьшает расхождение в получаемых значениях термо-ЭДС при изменении физических свойств материала измерительных термоэлектродов;
сравнение между собой значений, измеренных термо-ЭДС в милливольтах, не дает наглядного представления об отличии значений температуры.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: исключение необходимости извлечения термопреобразователя из места установки и проведения большого объема лабораторных операций для своевременного установления недостоверности показаний преобразователя, устранение необходимости поддержания заданного уровня температуры, получение наглядности результатов проверки.

Для решения указанной задачи объединяют общим спаем в один пучок не менее трех разнородных термоэлектродов с известными термоэлектрическими характеристиками, производят градуировку каждой образованной термоэлектрической пары, помещают полученный таким образом многоэлементный датчик на объект измерений, измеряют с помощью каждой входящей в термоэлектрический датчик пары значение температуры в градусах, результаты сравнивают между собой и по совпадению или несовпадению значений температуры делают заключение о достоверности или недостоверности показаний термоэлектрического преобразователя.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Термоэлектрические преобразователи, находящиеся на объектах измерения, под действием различных причин, например нейтронного излучения в ядерных реакторах, с течением времени могут изменить свои показания вследствие изменения термоэлектрических (физических) свойств термоэлектродных материалов. Законы изменения термо-ЭДС от температуры E=f(t) для различных материалов различны, различны и коэффициенты чувствительности к изменению температуры K=dE/dt.

На фиг. 1 изображены качественные графические зависимости термо-ЭДС от температуры для трех термоэлектродных пар в координатах E мВ, t^oC, А, Б, В условное обозначение термоэлектродных материалов; АБ, БВ, ВА графические зависимости Е мВ от t^oC первоначальные, А'Б', Б'В', В'А' те же зависимости после некоторого времени эксплуатации датчика.

На фиг. 2 изображена блок-схема электрических соединений устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1, включающий в себя три разнородных термоэлектрода А, Б, В, объединенных общим спаем, устройство для снятия сигналов с термоэлектрических пар 2, блок преобразования сигналов из милливольт в градусы температуры 3, блок сравнения полученных результатов и выдачи заключения о пригодности термоэлектрического датчика для дальнейшей эксплуатации в виде, например, кода: "пригоден", "непригоден".

Основным условием достоверности получаемых результатов измерений является строгое их совпадение в градусах температуры по всем термоэлектрическим парам трехэлектродного датчика во всем рабочем диапазоне измеряемой температуры. На фиг. 1 это соответствует значению температуры t при соответствующих значениях термо-ЭДС Е_А, Е_Б, Е_В для трех термоэлектродных пар применяемого датчика. Если одна пара термоэлектродов или все изменят своим термоэлектрические свойства, то вследствие разнородности материалов характеристики E=f(t) для каждой пары изменяются по отличным друг от друга законам. По этой причине одному и тому же значению температуры t будут соответствовать иные значения термо-ЭДС термоэлектрических пар или, иначе, при переводе в градусы полученных в милливольтах значений будут получены различные значения температуры . Условием достоверности показаний служит принятый условно предел возможного отклонения измеряемой температуры по всем термоэлектрическим парам друг от друга.

В случае проведения специальных ресурсных испытаний устройства для осуществления предлагаемого способа и получения в результате этого соответствующих зависимостей E=f(t, τ) могут быть получены поправки на величину отклонения измеренного значения температуры от истинного значения.

Использованные источники
1. Программа и методика проведения назначенного ресурса термопреобразователей, эксплуатируемых на АЭС с реакторами типа ВВЭР-1000 и ВВЭР-440/БАУИ 405222.005 ПМ, 1991.

2. Авторское свидетельство СССР N 1384964, кл. G 01 K 7/02, 1988.

Использование: относится к области измерений термоэлектрическими преобразователями, может быть использовано для проверки достоверности показаний и установления ресурса работы термоэлектрического преобразователя в различных средах без демонтажа его с места установки. Сущность изобретения: периодическое сравнение результатов измерения температуры несколькими термоэлектрическими разнородными парами электродов, объединенных общим спаем. 2 ил.

Способ проверки достоверности показаний термоэлектрического преобразователя (ТЭП), заключающийся в периодической проверке показаний проверяемого ТЭП, отличающийся тем, что объединяют общим спаем в один пучок не менее трех разнородных термоэлектродов с известными термоэлекрическими характеристиками, проводят градуировку каждой образованной термоэлектрической пары, помещают полученный многоэлементный ТЭП на объект измерений, измеряют с помощью каждой входящей в ТЭП пары значения температуры в градусах, результаты сравнивают между собой и по совпадению или несовпадению значений температуры, полученных от каждой входящей в ТЭП термоэлектрической пары, делают заключение о достоверности или недостоверности показаний термоэлектрического преобразователя в целом.