Устройство для градуировки термометров в магнитном поле Советский патент 1983 года по МПК G01K15/00 

11O Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при градуировке и поверке низкотемпературных тер мометров в присутствии сильных магнит ных полей. Известно устройство для градуировки термометров в магнитном гголе, содержа шее сверхпроводящий соленоид, в канап которого помещен блок сравнения с укре пенными на нем образцовым и градуируе мыми термометрами, систему терморегулирования и адиабатической защиты, причем блок сравнения выполнен полым и 51впяется датчиком газового термометра - купь-индикатора в режимах ввода поля l Д . Недостатками известного устройства являются слоншость емкостного датчика газового термометра системы терморе- гулирова}шя, длительность процесса гра дунровки, повыше шый расход хладагента при градуировке, наличие систематической погрешности измерения текшературы, что обусловлено необходимостью , ввода-вывода магнитного поля при иэмерениях и тепловьщелением от индукционных токов, возникающих при изменении поля в блоке сравнения и металлических аеталях .устройства. Погрешность измервния температуры молот быть вызвана наличием остаточного поля в сверхпроБОдтцем соленоиде при выведенном поле. Наиболее близким по назначению, тех нической сущности и достигаемому резул тату к предлагаемому является устройст для исследования термометров в . ма-гнит- ном поле, содержащее сверзшроводящий соленоид, в канал которого помещен блок сравнения с установленными в .нем образцовым и градуируемыми термомеа--рами, систему терморегулирования и усиленной адиабатической зашиты, причём блок сравнения не имеет постоянног теплового контакта с хладагентом 2 Д . Недостатки устройства-прототипа слоншость, обеспечивающая адиабатичности, длительность процесса намерения, возможность наличия система тической погрешности измерения таьшературы, снижение точности для Teh-mepaтур выше 4,2 К. Указа1шые недостатки обусловлены необходимостью ввода-вывода поля при измерениях, тепловьХцелением в деталях устройства от индукцион ных .токов при вводе-выводе поля. Пог рсшность градуировки вызвана наличием остаточного поля в сверхпроводящем со9лено1щ8 при BbmeAeifflOM поле« Уменьшение точности при температуре ,зыше 4, 2 К связано с тем, что неиэмешю ;;ть температуры в интервале выше 4,2 К обеспечивается только за счет адиабатгкеской за щиты с Цель изо бретения - упрощение про иэсса град.уировки при одновременном его ускорении Указаннаяцель достигается тем, что в устройство для градуировки термометров в магнитном поле, содержащее блок сравнения с установленными в нем граДуируемым и образцовым термометрами, соленоид, систему регулирования Teivra&ратуры и адиабатической защи7Ъ1 блока сравнения, введен дополнительный соле- ноид,, установленный соосно с основным соланоидом и В1шюченный с ршм встреч- но, а блок сравнения выполнен в виде стрежня из материала с высокой тепло и температуропроводнос-тью в маг-нитном поле, один конец которого, с установленным в нем градуируемым термометром, помещен в канал основного соленоида, а другой конец, с установленным в нем образцовым термометром - в канал дополнительного соленоида, причем бдрк сравнения имеет регулируемый тепловой контакт с хладагентом системы регулирования те| шерат:/ры и щиабатической защиты. Поскольку экранировка образцового термометра в сильных магнитных полях в условиях криостата невозмояша, поле в области термометра необходимо ком- . пенсировать. Для этого используется дополнительный соленоид. Материал стержля блока сравнения должен иметь высокую тепло-- и температуропроводность и сохранять это свойство в магнитном поле для того, чтобы обеспечить минимальный градиент температуры вдоль стержня блока сравнения. Как покасшли исследования, таким требованиям соответст вует высокочистый алюмш ий, например, типа А 999, Вьшолд ение блока сравнения в виде стержня, один конец которого выступает за пределы основного соленоида, позволяет вынести образцовый термометр из канала основного соленоида, что дает возможность компенсировать лишь поле рассеяния в области образцового тер.мометра, которое существенно меньше, чем в канале, и не искажать при этом поле в канале основногс соленоидае Наличие теплового контакта между блоком срав.т1ения и хладагентом позволяет при необходимости оперативно снижать температуру блока сравнения. На чертеже показано устройство для градуировки термометров, разрез. Устройство содержит основной сол&ноид 1, в канале которого расположена нижняя часть вакууммированного стака на 2. В последнем подвешен блок 3 сравнения, выполненный из материала. обладающего высокой тепло- и температуропроводностью в магнитном поле, например высокочйстого алюминия. Блок 3 сравнения окружен тепловым эк раком 4 и имеет регулируемую тепловую связь с гелиевой ванной (не показана). На блоке 3 сравнения с тепловым контак .том укреплены образцовый 5 и градуируемые 1.6 термометры. Вблизи образцового термометра расположен датчик 7 магнитного поля. Система регулирования температуры состоит из терморегулятора (не показан), датчика 8 дифференциальной термопары, один спай которой расположен на экране 4, а другой - на блоке 3 сравнения, и нагревателей Э и 10. Верхняя часть стакана 2 располо жена в канале дополнительного соленоида 11, включенного встречно с основны соленоидом 1 и выполненного таким образом, чтобы создаваемое им магнитн поле компенсировало магнитное поле соленоида 1 в области образцового тер- мометра 5. Устройство укреплено на штоке 12. Подводящие провода термомет ров 5 и 6 и нагревателя 9 имеют теплевой контакт с экраном 4 и далее с хладагентом (не показан). Этим осуществляется тепловая связь блока 3 сравнения с хладагентом. Устройство работает следующим образом. После создания необходимого магнита ного поля в канале основного соленоида 1 и охлаждения устройства до темп&ратуры хладагента включается нагреватель 9 и доводит температуру блока 3 сравнения до необходимой величины, конт ролируемой по образцовому термометру 5. Затем нагреватель 9 отключается. Температура экрана 4 доводится до той же величины и поддерживается неизменной по минимуму сигнала дифференциальной термопары 8 с помощью нагревателя 10 и терморегулятора. По окончании перехо,цного процесса блок 3 сравнения оказывается в квазиадиабатических условиях, поскольку он помещен в вакууммированную оболочку 2 и окружен тепЛовым экраном 4, но имеет регулируемую наг ревателем 1О тепловую связь с гели&вой ванной (хладагентом). В силу вьшолнения блока сравнения из материала с высокой тепло- и температуропроводностЕзЮ в магнитном поле время установления температуры и остаточный градиент на стержне оказываются минимальными. В предлагаемом устройстве отсутствует неоходимость в выведении магнит ного поля для измерения тегипературы блока сравнения, что позволяет резко снизить время перехода от одной температурной точки к другой. При этом значительно снижается расход хладагента, и упрощается работа с градуировочной установкой.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОМЕТРОВ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ, содержащее блок сравнения с установленными в нем градуируемым и образцовым термометрами, соленоид, систему регулирования температуры и адиабатичеокрй зашиты блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса гардуировки при од новременном его ускорении, устройство содержит дополнительный соленоид, установленный соосно с основным соленоидом и включенный с ним встречно, блок , сравнения выполнен в виде стержня из материала с высокой тепло- и температуропроводностью в магнитном поле, один конец которого, с установленным в нем градуируемым термометром, помещен в канал основного соленоида, а другой ко(Л нец, с установленным в нем образцовым термометром, помешен в канал дополнительного соленоида, причем блок сравнения имеет регулируемый тепловой контакт с хладагентом системы регулирования и адиабатической защиты.о ел ю 00 СХ) со