Способ определения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к способам измерения температуры и может быть использовано для повьшения точности измерений с помощью термоэлектрических термометров.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры за счет исключения аддитивной составляющей погрешности измерений.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Измеряемая температура Я, и показание термоэлектрического термометра с учетом аддитивной и мультипликативной погрешностей преобразо- ваения связаны зависимостью

8, , (,) (е,+ s).

(1)

где S - номинальное значение диффе ренциальной чувствительности в окрестности рабочей точки,

X, - суммарная относительная мультипликативная погрешность преобразования (погрешность чувствительноети);

б| - абсолютная аддитивная погрешность преобразования (погрешность нуля)J К - коэффициент преобразования термо-ЭДС в показания термоме тр а.

Вначале регистрирзтот показание термометра к, , соответствукицее измряемой температуре б,. Затем нагревают спай термопары, пропуская че

рез спай постоянный ток соответствующей полярности. За счет эффекта Пельтье в спае вьщеляется некоторое количество тепла и температура спая повьш1ается на величину

««-г

(2)

где П - коэффициент Пельтьеj

С - эквивалентная теплопровод

ность спая, учитывающая теплообмен со средой; 1 - ток нагрева. Величину тока выбирают такой, чтобы показание термометра возросло не больше чем на 3-5 делений шкалы. Тогда показание термометра в окрестностях рабочей точки можнр представить в виде

, 1 ,)(е,+ + S,). (3)

Регистрируют показание термометра od , и выключают нагревающий ток

(). Далее принудительно охлаждают спай термопары, пропуская, например, воздух под защитным чехлом термопары. Скорость охлаждающего воздуха

выбирается также из указанного условия, т.е. уменьшения показания термометра не более чем на 3-5 делений шкалы. При установившемся режцме охлаждения спая показание термометра

становится равным

o,kS, (1 +у, )(q е.-ь S), (4)

где а - 1 - коэффициент конвективных теплояых потерь, обратно пропорциональный объемной скорости (расходу) охлаждающего воздуха. Регистрируют показание термометра oi з Уменьшение показания термометра при этом составляет

k Sp,(1 +у,)(1 - q)0, .(5)

Соответственно возрастание показаний термометра при нагреве спая электрическим током в соответствии с выражением (3) составляет

,.| 5„дигг,)-р-1.

Отношение разностей показаний термометра, определенных отношениями (5) и (6) равно

40

-п-Г - «.

Из вьфажения (7) получают значение измеряемой температуры

Л, -06,

- Oi

(П

)

1- 1-q

()

Для определения коэффициента (J после регистрации показания термометра 063 через его спай вновь пропускают на- гревакщий ток с тем же значением 1. В результате соместного действия нагрева спая от эффекта Пельтье и его охлаждения потоком воздуха с прежней объемной скоростью показание термометра становится равным

k s,(i +y,)q (е,-н -3- I) - S,.

49)

Разность показаний термометра ix: и ot 4 , определяемых выражениями(4) и (9), равна

с,-сг5 S,1 +У.) - °

Отношение разностей показаний, определяемых выpaжeния tи (10) и (6), равно

-fii-l.

Oi 2 - об,

q..

(11)

Подставляя значение коэффициента из выражения (11) в формулу (8) получаемQ,

0t,j (O(,j-Oi, )-(б(,4 S )

Таким образом, по результатам четырех измерений ((С,-о) температу- РУ 9 определяют без мультикативной 20 и аддитивной погрешностей.

Устройство содержит коммутатор 1, измерительный прибор 2, управляемый источник 3 стабилизированного постоянного тока, воздушный компрессор 4, 25 блок 5 управления, соединенный с управляющими входами коммутатора 1, измерительного прибора 2, управляемого источника 3 стабилизированного поФормула изобретения

Способ определения температуры, заключающийся в регистрации установившегося значения показаний термопары, помещенной в исследуемую среду, нагреве спая термопары пропусканием тока соответствующей полярности, регистрации второго установившегося значения показании термопары, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности за счет исключения аддитивной составляю- стоянного тока, воздушного компрессо-ЗО щей погрешности измерений, после ре- Р гистрации второго установившегося

Устройство работает следующим об- значения показаний термопары выключа- разом. ют ток, пропускаемый через спай.

Коммутатор 1 по команде блока 5 принудительно охлаждают спай пото- управления соединяет термоэлектричес-35 ком воздуха, регистрируют третье кий преобразователь 6 с измеритель- установившееся значение показаний тер- ным прибором 2, с помощью которого регистрируют показание термометра о, . Затем через спай преобразователя пропускают постоянный ток J, приводящий к выделению в спае за счет эффекта Пельтье определенного

мопары, затем одновременно с охлаждением спая потоком воздуха нагревают спай током того же значения, 40 что и при первоначальном нагреве, регистрируют четвертое установившееся значение показаний термопары, а температуру среды определяют из следующей, зависимости

количества тепла, изменяющего его температуру на несколько градусов, в пределах 3-5 делений шкалы при- бора 2. Регистрируют установившееся показание термометра чс после чего прекращают подачу тока через спай. Далее по команде блока 5 управления включают компрессор 4, с помощью которого очищенный воздух пропускают под защитным чехлом преобразователя через вспомогательные воздушные каналы 7 (чертеж) фарфоровой трубки 8, изолирующей злектро ды преобразователя. Под действием

ВНтШИ Заказ 7048/40 Тираж 778

Пройав.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

03384

воздушного потока рабочий спай охлаждают на число градусов, соответствующее 3-5 делениям шкалы, и при установившемся режиме охлаждения

5 регистрируют показание термометраaij .

Далее, не прекршцая подачу воздуха на спай преобразователя, одновременно производят воздействие на спай постоянным током и при устано 0 вившемся режиме регистрируют показание термометра csi .

По полученным результатам четырех измерений в соответствии с формулой (12) рассчитьгоают значение ис комой температуры.

Формула изобретения

Способ определения температуры, заключающийся в регистрации установившегося значения показаний термопары, помещенной в исследуемую среду, нагреве спая термопары пропусканием тока соответствующей полярности, регистрации второго установившепринудительно охлаждают спай пото- ком воздуха, регистрируют третье установившееся значение показаний тер-

мопары, затем одновременно с охлаждением спая потоком воздуха нагревают спай током того же значения, что и при первоначальном нагреве, регистрируют четвертое установившееся значение показаний термопары, а температуру среды определяют из следующей, зависимости

ot.

( )

пт с

определяемая температура коэффициент Пельтье} эквивалентная теплоемкость спая; ток нагрева;

соответственно первое, второе, третье и четвертое установившиеся зна чения показаний термопары.

Подписное

Изобретение относится к способам -измерения температуры и позволяет повысить точность измерения температуры за счет исключения аддитивной составляницей погрешности измерений. Устройство, реализуннцее способ, содержит коммутатор 1, который по команде блока 5 управления соединяет термоэлектрический преобразователь 6 (ТП) с измерительным прибором 2. Затем через спай ТП 6 пропускают постоянный ток, приводящий к вьщелению в спае определенного количества тепла, изменяющего его температуру, и регистрируют установившееся показание термометра. По команде блока 5 управления включают компрессор 4, с помощью которого очищенный воздух пропускают через воздушные каналы 7 фарфоровой трубки 8, изолирующей электроды ТП 6. Охлаждая рабочий спай, регистрируют показания термометра. Далее, не прекращая подачу воздуха на спай ТП 6, воздействуют на.спай постоянным током и при установившемся режиме регистрируют показание термометра. По полученным результатам измерений в соответствии с приведенной формулой рассчитывают значение искомой температуры. 1 ил. с S (Л 7 8