Способ измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/40 

5 i

САЭ

Изобретение относится к термометрии. Цель изобретения - упрощение способа и расширение диапазона измеряемых температур. В устройстве, реализующем способ, электроды 5 размещают в контролируемой среде 6. Температура электродов 5 не должна превьшать измеряемую температуру среды. Для этого при измерении низких температур принимают необходимые меры для предотвращения нежелательного перегрева электродов 5 вследствие притока тепла по проводам, соединяющим электроды 5 с источником высокого напряжения (вторичной обмоткой повышающего трансформатора 2). После наступления теплового равновесия между электродами 5 и средой на электроды 5 подают напряжение и повыщают его с помощью регулятора 1 до пробоя среды в промежутке между электродами 5. Величину напряжения на электродах. 5 в момент пробоя регистрируют прибором 4. По измеренной величине напряжения пробоя определяют температуру среды. 2 ил. с

Фа9.1

Изобретение относится к термомет рии и может быть использовано для определения температуры газов и газо- вых.потоков, непроводящих жидкостей к твердых диэлектриков в диапазоне температур Ю-ЗООО К.

Цель изобретения - упрощение способа и расширение диапазона измеряе мых температура

На фиг о I приведена электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг,2 - результаты исследований для нескольких длин разрядных промежутков S ( S 2 и 3 мм).

Устройство содержит регулятор 1 напряжениКз повьшающий трансформатор 2, токоограничивающий резистор 3, измеритель 4 напряжения (киловольт- метр) и электроды 5,

Способ осуществляют следующим образом.

Электроды 5 размещают в контролируемую среду 6 (фиг.), при этом темпаратура самих электродов заведомоjie должна превышать измеряемую температуру среды. Для этого при измерении температур принимают необходимые меры для предотвращения нежела- тельного перегрева электродов вследствие притока тепла по проводам, соединяющим электроды 5 с источником высокого напряжения (вторичной обмоткой повышающего трансформатора 2) .По- еле наступления теплового равновесия между электродами и средой на электроды подают напряжение и повьшаюг его с помощью регулятора 1 до пробоя .среды в промежутке между электрода- ми 5 Величину напряжения на электродах в момент пробоя регистрируют прибором 4„ По измеренной величине напряжения пробоя ипо определяют температуру среды.

Исследованиями установлено, что пробивное напряжение и„ газов, при температурах от .комнатной и как минимум до I500 К подчиняется зависимости

и f (2-)

Чрр i ч .-

где S -- межэлектродное расстояние;

р - давление газа;

Т - температура газа,

известной для нормальных температур, Этой зависимости газы подчиняются и при низких температурах вплоть до температур их сжижения, Количественно эта связь, например, для воздуха выражается формулой

и

пр

(В), (1)

Q

5

0

5 0 зг 0

5

0

где S выражено BCMjp-najT-K.

Если давление в процессе измере-. ния изменяется, но закономерность его изменения известна, то это легко учесть при измерении температуры по формуле и Р если изменение р происходит в.нешироких пределах (0,5 р/р,2,0). Здесь Up - пробивное напряжение при данном давлении р; n,jn,-.измерительное пробивное напряжение, т.е, то напряжение, по которому определяется Т по граду- ировочной кривой, определенной при исходном давлении ро. Как правило, р - атмосферное давление,

Таким образом, по измеренному .пробивному напряжению с-помощью формул, аналогичных записанной, либо по гра- дуировочным кривым определяется температура среды. Наибольшая точность способа достигается при равенстве температур электродов и среды. Различие температур среды и электродов на 20-30% увеличивает погрешность в измерении температуры до 5-: 10%, Для повьппения точности следует пользоваться градуировочными кривыми Upp f (Т), снятыми при различающихся температурах сре ды и электродов,

Форма электродов должна быть такая, при которой в пробивном промежутке обеспечивается однородное или квазиоднородное электрическое поле. В этом случае точность измерения выше и для определения температуры пригодна приведенная расчетная формула ,

Пример. Исследовали температурную зависимость пробивного напряжения нагретого воздуха в диапазоне температур от 20 до 1700°С. Исследования велись в .разрядной камере где электроды и газ имели одинаковую температуру. Оболочкой камеры служила керамическая труба из окиси алюминия, внутри которой располагали цилиндрические электроды, обеспечивающие, однородное электрическое поле в разрядном промежутке. В качестве материала электродов испытьшали нержавеющую сталь, латунь, Pt, ZrOg, MoSij, Нагрев осуществляли с помощью электрической печи сопротивления, в

которую помещали камеру. Температуру газа в промежутке определяли термопарой. Измерения вели на постоянном токе. Скорость роста испытательного напряжения не превьшала 1000 В/с.

На фиг.2 по-разному обозначенными точками отмечены значения пробивных напряжений , полученные при использовании электродов и различных материалов. Каждая точка на графике является следствием усреднения значений Unp для пяти и более пробоев.

Установлено, что изменение напряжений пробоя до температур 1500 С при всех исследовавшихся материалах злектродов подчиняется зависимости, известной для нормальной температуры и полученной при изменении давления воздуха:

и„р 24,55& s+e.ee-isT, (кв), (2)

о рТв

где о ™™ - плотность воздуха, от- РО i

несенная к нормальным уело- ВИЯМ (,013-Ю Па; Т,,

293 К);

Т - абсолютная температура. К; р - давление газа, Па; - S - межэлектродное расстояние,см Изменение в соответствии с этой зависимостью показано на фиг.2 сплошными линиями. Наибольшее отклЬнение экспериментальных значений Unp от рассчитываемых по (2) наблюдается в интервале 400-700 С и составляет +5% При температурах вьше 1400-1500 С начинается отклонение экспериментальны данных от расчетных.

Формула изобретения

Способ измерения температуры, заключающийся в том, что в контролируемой среде размещают два электрода, которйе устанавливают на фиксированном расстоянии друг от друга, и между электродами, прикладьшая к ним электрическое напр,яжение, создают электрическое поле, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона измеряемых температур, напряженность электрического поля увеличивают до возникновения электрического пробоя среды в промежутке между электродами и измеряют величину напряжения между электродами, при которой наступает электрический пробой, и по ней определяют температуру среды, при этом температуру электродов поддерживают меньшей или равнбй ожидаемой температуре среды.

nf),

О 800 800 юоо шо то г°с

Фце.г