Термопара для измерения низких температур Советский патент 1985 года по МПК G01K7/02 

СО 00 О) Од

со

Изобретение относится к измерении температур при помощи термопар.

Известна термопара для измерения низких температур ij ,

Известна термопара, отрицательный электрод которой выполнен из спла ва на основе меди и железа j, а положительный из сплава на основе меди и железа, а положительный из сплава на основе меди и никеля 2j .

Недостатками известных термопар являются их нестабильность во времени и сравнительно большая чувствительность при комнатной температуре

Цель изобретения - повьшение точ ности измерения путем уменьшения термоэлектрической чувствительности вблизи 273 К при сохранении высокой чувствительности ниже 77 К (точки кипения азота),

Для достижения поставленной цели в. термопаре, для измерения низких температур, содержгащей полозКителЬный электрод, выполненный из сплава на основе меди и никеля, и отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди и железа, положительный электрод выполнен из сплава, содержащего 0-,,5 мае,7с никеля и медь остальное, а отрицательный электрод - из сппава, содержащего 0,01-0,2 мас.% железа, 0,01-1,5 мас алюминия и медь остальное.

Изменение термоэлектрической характеристики предлагаемой термопары в результате искусственного старения при 300 С в течение 50 ч не превышает 60-80 мкВ.

Дополнительное введение алюминия изменяет зависимость е(Т). В частности, при содержании алюгдания 0,10-0,20% в сплаве Cu Fe-Al и содержании никеля 0,5-0,7% в сплаве CuWi их термоэлектрическая чувствительность Практически совпадает в большом диапазоне температур (вблизи 0°С).

Подбором материалов термоэлек тродов можно добиться практически нулевой чувствительности термопары к температуре свободных концов, при этом термоэлектрические чувствительности обоих электродов при 273 К должны совпадать. Термо-ЭДС электродов при 273 К компенсируются так что ЭДС пары, равна нулю.

386632

Содержание железа в отрицательном электроде термопары может быть 0,01 0,20%. При этом абсолютная дифференциальная термо-ЭДС при 273 К может 5 иметь значения от +1,6 до -8 .мкВ/град Сплав меди с никелем дает такую же термо-ЭДС при содержании никеля 0,01-1,5%. Малая термоэлектрическая неоднородность положительного злек-

10 трода обеспечивает измерение температурй предлагаемой термопарой с точностью 0,1 град. Положительный тер;моэлектрод на основе сплава медьникель при концентрации никеля менее

15 0,01% имеет абсолютную дифференциальную термо-ЭДС 0,01-0,1 мКв/град во всем интервале 4,2-300 К и не представляет практического интереса. Сплав медь-никель при содержа

20 НИИ никеля более 1,5% имеет термо-ЭДС большую по абсолютной величине, чем термо-ЭДС отрицательного электрода медь - железо - алюминий и поэтому неприемлен. Примеры возможных термопар показаны в таблице.

1

Из таблицы видно, что предложенная ;термопара обладает практически нулевой чувствительностью при температу- о ре 273 К. Это позволяет для большинства технических средств отказаться от термостатирования свободных концов, поскольку изменение их температуры в пределах до не влияет на интегральную термо-ЭДС,

Предлагаемая термопара имеет более стабильную во времени термозлёк-, трическую характеристику. Изменение термо-ЭДС термопары CuFeAl/CuKi jj при 300 С не превьш1ает 60-80 мкВ, а : при 20С в течение 2-3 лет не превышает 5 мкВ. Термоэлектрическая неод- .нородность проволоки из сплава медь - железо - алюминий на длине 100 м , не превосходит 5 мкВ на 100 м 10 мкВ что обеспечивает удобство в комплектации термоэлектродов в пары.

Изменение термоэлектрической характеристики предлагаемой термопары , в результате циклических перегревов 4,2-250 К не превышает 0,1 град.

Новая термопара найдет широкое применение в криогенной технике. Повьш1ается точность измерений, удешевляется аппаратура.

ТЕРМОПАРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗ-г КИХ ТЕМПЕРАТУР, содержащая положительный электрод, выполненный из сплава на основе меди и никеля, и отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди и железа, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения термоэлектрической чувствительности при 273 К при сохранении высокой чувствительности ниже 77 К, положительньШ электрод выполнен иэ сплава, содержащего 0,011,5 мас.% никеля и медь остальное, а отрицательный электрод - из сплава, содержащего 0,01-0,2 мас.% железа, 0,01-1,5 мас.% алюминия и медь остальное.