Предлагаемый способ предназначен, в CCUCBHOM, для измерения высоких температур расплавленных металлов и других жидких сред.
Для указанной цели применяются радиационные, оптические и фотоэлектрические пирометры, а также термоэлектрические пирометры с термопарами специальных конструкций.
Основными недостатками радиационных, оптических и фотоэлектрических пирометров при подобного рода измерениях является неопределенность поправки к показаниям приборов на нечерноту исследуемого объекта - поправки, которая может иметь более или менее значительную величину в зависимости от значения коэффициента черноты объекта измерения. Надежных же данных о значении коэффициентов черноты для различных условий и объектов получить нельзя, ввиду зависимости этих коэффициентов от многих факторов.
Основным недостатком термоэлектрических пирометров, предназначенных для измерений в указанных условиях, является трудность выбора материалов для защитных оболочек, которые обеспечивали бы длительную выдержку термонары при высоких темнературах. Поэтому существующие конструкции платинородий- платиновых термопар допускают только кратковременное погружение н даже при этих условиях требуют частой смены как защитной арматуры, так и термоэлектродов. Аналогичное положение имеет место и с вольфрам-молибденовой термопарой. Другие термопары, как, например, уголь-вольфрамовая и.чн графит-карборундовая, недостаточно надежны по точности и воспроизводимости показаннй.
Предлагаемый снособ измерений основан на использовании термоэлектрического пирометра с термонарой. которая при нзмеренни не доводится до измеряемой температуры среды н. таким образом, в этом случае вопрос о жаростойкости термоэлектродов и защитной арматуры уже пе имеет первостепенного значения.
Основной характерной особенностью предлагаемого способа является использование одинакового экспоненциального закона изменения термоэлектродвижущей (т. Э. д. с.) термопары в зависимости от времени с момента погрулсения в среду с
ПОСТОЯННОЙ температурой и напряжения заряда конденсатора в зависимости от времени с момента начала заряда нрн постоянном зарядном напряжении.
Первый процесс при соблюдении определенных зсловий с практически достаточной точностью чожет быть выражен уравнением:
CJ.Ur(. (/)
где:
Ui - т.э.д.с. термопары в момент BpeMeffH т;
LJT -т.э.д.с. термопары, соответствующая измеряемой температуре среды; с - - постоянная тепловой инерции TejiMonapbi.
Для второго процесса справедливо уравнение:
-е С /,
где:
if - напряжение заряда конденсатора в момент времени т (с начала заряда);
fJn - напряжение зарядной цепи;
. - постоянная времени зарядной цепи.
На фиг. 1 приведена цринциниальная электрическая схема для осуществления предлагаемого способа измерения.
На схеме изображены две электрические изолированные цепи. Первая цепь состоит из хромель-алю.мелевой термонары AT (армированной в огнеупорную оболочку), подключенной к зеркальному гальванометру.
Во второй цепи: Б - источник постоянного тока; К - ключ для включения тока; М - микроамперметр; РТ - сопротивление для регулировки рабочего тока; ПС - градуированное сопротивление, с которого снимается зарядное напряжение для заряда конденсатора С переменной емкости; jR - постоянное сопротивление. Изменение величины постоянной времени JRC зарядной цепи достигается изменением емкости конденсатора С.
В качестве указателя во вторую цепь включен дифференциальный зеркальный гальванометр ГК с одной обмоткой токовой чувствительности, включенной последовательно с зарядной цепью конденсатора, и второй обмоткой вольтовой чувствите.льности, включенной параллельно с питающим зарядную цепь напряжением. Такое включение позволяет получить отклонение гальванометра по экспоненциальному закону изменения зарядного напряжения конденсатора С.
Зеркала обоих гальванометров оптически связаны собой и вращаются во взаимно перпендикЗлярных плоскостях, т. е. фиксируют пооцессы в двух координатах.
Если регулировкой параметров электрической схемы значение постоянной вре.мени RC подобрано равным величине постоянной тепловой инерции к термопары, то в результате исключения нз уравнений (1) н (2) т путем деления уравнения (1) и (2) получается линейная зависимость между Uf и и, выражаемая уравнением:
f и
и:. сА)
Практически это выражается в отклонении общего светового указателя гальванометров в прямоугольной систе.ме координат (U t , U,. по прямой линии, проходящей через начало координат при условии одновременного погружения термопары и включения зарядной цепи.
Как видно нз уравнения (3), угол наклона прямой относительно оси абсцисс (Uf.) зависит от величины т.э.д.с. термопары С/г, соответствуюн1;ей измеряемой температуре, и величины зарядного напряжения f/o; таким образом, неизвестная искомая величина UT легко определяется по значению f/o и углу наклона прямой, пробегаемой световым з казателе М, относительно оси координат, и исключается необходимость доводить температуру термопары до и: меряемой температуры среды.
При измерении постоянной тепловой инерции тела величина постоянной времени зарядной пени, как
правило, не будет равна неизвестной определяемой величине константы е и световой указатель гальванометров при измерении пойдет по некоторой кривой как, например, изображено па фиг. 2. Для того, чтобы обеспечить отклонение yivaodicjiH по прямой, производят регулировку емкости конденсатора С; при этом емкость конденсатора может быть прсградуироваиа в единицах времени и, таким образом, отсчет показаний переAieHHoro конденсатора будет давать численное значение определяемой постоянной тепловой инерции f.
П р е д м е т и з о б р е т е и и я
Способ измерения температуры, термических констант материалов и постоянных тепловой инерции тел посредством термопары, отличаюHI. и и с я тем, что, с целью ускорения процесса намерения, одновременно с погружением термопары в нагретую среду с постоянной температурой подключают постоянное напряжение на зажимы последовательно соединенных конденсатора с емкостью С и активного сопротивления R, производят наблюдения в процессе нагрева термопары и в процессе заряда конденсатора при уравнивании постоянной времетп- RC с постоянно тепловой пнерцнн е термопары п определяют измеряемую температуру (или ко 1станту) по г ара етрам электрической схемы и постоянной
L
т.э.д.с.
величине отношения -г;-
и,
тер лопары U: к напряжению /,. напряжению на конденсаторе.
: -:::т
