Способ измерения давления газа в герметичных камерах с тонкой оболочкой Советский патент 1990 года по МПК G01L11/00 G01L19/04 G01K7/00 

Ичобр(т(и1ие относится, к области . 1зме 1М1тельной технике, а именно к Йераэрушаюищм способам измерения дав- iieHHH газа в герметичных изделиях, и Иожет быть использовано при -контроле | ачества твэлов }дериых энергетичес реакторов.

I Целью изобретения является повы- 1пение производительности и точности еразрушающего теплового способа измерения давления газа при отличных эт. градуировочных температурных условиях окружающей среды и поверяемо- -о изделия.

На фиг.1 представлена схема уст- эойства, реализующего способ; на ()иг.2 - график зависимости изменения температуры стенки изделия после 1риложенного теплового импульса от давления газа под оболочкой при неизменных температурах источника теп- |та и окружающей среды, полученная На термостабилизированных в течение 0 мин изделиях; на фиг.З - график зависимости изменения температуры :тенки изделия после приложенного теплового импульса от скорости 1зменения .температуры изделия до приложенного теплового импульса, полу- Ченная на одном и том же изделии с Давлением газа Р О под оболочкой рри неизменных температурах источника (тепла и окружающей среды; на фиг.А - рафик зависимости изменения темпера- |гуры стенки изделия после приложения теплового импульса от температуры источника тепла, полученная на термо- стабилизированном в течение 20 мин изделии с давлением газа при неизменНой температуре окружающей среды на фиг.З - график зависимости изменения Температуры стенки изделия после при- .ожения теплового импульса от темпе- |5атуры окружающей среды, полученная на термостабилизированном в течение, 0 мин изделии при неизменной температуре источника тепла.

Устройство содержит термоприемник JI, источник тепла 2 с датчиком 3 тем- Ьературы и датчик А температуры ок- { ужающей среды. Выходы термоприемни- ica и датчиков подключены к ЭВМ.

При измерении давления термоприем- Йик 1, источник тепла 2 с датчиком 3 расположены на поверхности объекта 5 Измерения, датчик 4 температуры окружающей среды - вблизи измеритель- Ной позиции.

Источник тепла создает на поверхности объекта 5 измерения тешторрй импульс, отклик йа который регистрирует термоприемник 1. .

Датчик 3 регистрирует те 1пературу источника тепла,, в момент импульса. Датчик 4 регистрирует температуру окружающей среды. ЭВМ запоминает полученные результаты, производит расчеты и выдает окончательный результат измерения в единицах давления.

. Предлагаемый способ реализуется следующим образом.,,

Снимают градуировочную характеристику устройства на термостабилизированных изделиях с известными . давлениями газа при неизменных температурах источника тепла и окружающей среды.

Определяют изменение температуры u.tgy стенки изделия за время измерения ьфи (см. фиг.2) для каждого измеряемого изделия.

При неизменных температурах источника тепла и окружающей среды на одном и том же нетермостабилизированном изделии, с давлением Р О снимают зависимость изменения температуры.стенки изделия utj. после приложения импульса от скорости изменения температуры &tco изделия до приложения теплового импульса (см. фиг.З). Причем скорость изменения температуры изде- ЛИЯ до и после приложения теплового импульса определяют одним и тем же датчиком,.

Величину поправки К/ на уровень

. г

термостабилизации изделия определяют по- формуле

&tc лГ

-

ЛС-о

(1)

где

. - измеренное изменение тем- , пера туры изделия до приложения те плового импульса за интервал времени лТ, - интервал времени измерения изменения температуры изделия После приложения теплового импульса.:

Величины и лС определяют при метрологической аттестации (градуировке) конкретного измерительного устройства так, чтобы выполнялось соотношение

Atg - utj - Кд,

(2)

где atjj. - изменение температуры

стенки после приложения импульса в условиях гра- дуировки{ Atp - изменение температуры

стенки после приложения импульса в условиях измерения.

На термостабилизированном изделии с давлением газа Р О и при неизменной температуре Тд .среды снимают зависимость изменения температуры стенки tktf после приложения теплового импульса от температуры источника тепла (см. фиг.4) и определяют формулу расчета коэффициента Кц, учитывающего зависимость показаний измерительного устройства от температуры Тц источника тепла

т m

к, - (I--)

О)

где Т,р - температура источника теп ла при градуировке устрой ства, CJ

Т - температура источника тепла при измерении,сi ш - показатель степени. Величину Тц измеряют при помощи датчика 3 температуры, встроенного в источник тепла.

Величину m определяют по формуле

- Atci /1 Ти1 га In ----/In --, Atc 1ц

(4)

где At- и u tg - измеренные устройством значения температуры изделия после приложения теплового импульса при температурах источника TH, и Т„ соответственно.

На термостабилизированном изделии с давлением газа Р э О и при неизменной температуре Т„ источника тепла снимают зависимость изменения температуры стенки изделия utj после приложения теплового импульса от температуры TQC окружающей среды (см. фиг.5) и определяют формулу расчета коэффициента Кос учитывающего зависимость показаний измерительного устройства от температуры Т окружающей среды

(Toj:a:)

(5)

где - температура окружающей среды при градуировке устройства, Kj

ос температура окружающей средьт при измерении, К; п - показатель степени.- Величину Т|3(. определяют при помощи датчика температуры окружающей среды.

Величину п определяют по формуле

20

25

30

55

(6)

10 п In - -/ln , t,.j т,.,

где &tc. и utg - измеренные устройством значения изменения температуры 1стенки при температурах окружакицей

среды ТОР и Tgi-j соответственно.

Указанные операции производятся один раз при определении метрологических характеристик устройства, ре- ализунлцего предлагаемый способ. . При измерении давления газа в условиях, отличающихся от условий градуирования измерительного устройства перед приложением теплового импульса, измеряют и регистрируют скорость изменения температуры изделия до приложения теплового импульса температуры источника Тц и окружаю- щей среды Т и изменение температуры U tp изделия после прюсожения теплового импульса, расчитывают se личины поправок Кд, Кц и К„ по формулам (1), (3) и (5) и получают окончательный результат измерения давления Р, приведенный к условиям

35 градуировки устройства, в единицах давления- по формуле

р ..l54llISfe. + р (7)

.KR

жл где К-, - коэффициент поправки на 4U

изменение температуры окружающей среды относительно условий градуировки уст- ; ройства ,

де KJ, - коэффициент поправки на изменение температуры источника тепла относительно условий градуировки устройства i CQ Utg - измеренное устройством

значение изменения тем- , п ературы изделия после

приложения теплового импульса в условиях измерения, с i

Кж - Поправка н а изменение температуры изделия до приложения теплового импуль- .

са,с;

fo

Р Krt

измеренное устройством в условиях градуировки изменение температуры стенки изделия с известным давлением PQ после приложения теплового импульса, С , известное (аттестованное) давление в изделии, определенное при помощи известного способа измерения, МПа, коэффициент пересчета изменения температуры изделия после приложения теплового импульса в единицы давле- ния, С/МПа, определяемый по формуле

Д tcr.i

- .-.

.

Р -

(8)

1|-деЛЬсг, и л tor г - измеренные в УСЛОВИЯХ градуировки устройства зна- ((ения изменения температуры стенки изделий с известными (аттестованными Значениями давлений PI и Р.

Предлагаемый способ может быть применен в условиях промышленного производства твэлов энергетических реакторов, причем поскольку теплофи- : ические процессы в газах обратимы, .$нак теплового импульса, приклады- аемого к поверхности изделия, может фыть как положительным (нагрев), так отрицательным (охлаждение).

формула изобретения

Способ измерения давления газа в 1} ерметичных камерах с тонкой оболоч- йой, заключающийся в том, что к одно участку поверхности оболочки при- йладывают тепловой импульс, измеряют JJ регистрируют изменение температуры йо времени на другом участке поверх- FtocTH оболочки и определяют давление путем сравнения полученной за- йисимости с градуировочными зависимостями, полученными на изделиях с :)аранее известными значениями давлет Иия газа под оболочкой, отличающий с я тем, что, с целью повы- производительности и точности г1ри отличных от градуиров очных тем- г| ературных условиях окружающей среды И поверяемого изделия, давление га- э(а под оболочкой определяют из соотношения .

Р ш I5 -blEt j.. + Р

.гjf

| D

где, Р ut.

давление газа в изделии,МПа , измеренное изменение температуры стенки изделия, в результате пркпожения теплового импульса,CJ . измеренное в условиях градуировки значение изменения температуры стенки изделия с известным давлением Р после приложения теплового импульса, С ,

кдгте-

где Atj..- измеренное изменение температуры изделия до приложения теплового импульса за интервал времени ut a. С; utj, - интервал времени измерения изменений температуры изделия после приложения теплового импульса. С,

гр ЦП Jf ч

4и

где Tj,r температура источника тепла при снятии градуировочной зависимости,с.

Ту, - температура источника ла при измерении; С,

1„ &tc, /, Ти) In --- -/In -- ,

&tcj Тид,

где &tc, и tg - измеренные значе- чения изменения температуры одного и того же изделия с давлением Р О после приложения теплового импульса при температурах источника Т, и Тц- соответственно, причемтемпература окружающей среды и скорость изменения температуры изделия до приложения теплового импульса соответствуют условиям градуировки

m

К

о.с

где f

(Ь)

т,

O.C

О.С.Г

ОС

температура окружающей среды при градуировке. К , температура окружающей среды при измерении, К;

At

„ In SbiU/ln i-L,

utci

lO.Cj.

где & tc, и u tc - измеренные значения изменения температуры одного и того же изделия с давлением Р i О после приложения теплового импульса при температурах окружающей среды

о.с

и Т

o,t соответственно причем

температура источника тепла и ско71Д07219

рость изменения температуры изделия до приложения теплового импульса соответствуют условиям градуровки устройства, KR

с/МПа,

IlU-I t:.l

Р, - Р,

8

9

где btgri и i tc.ra измеренные в УСЛОВИЯХ градуировки значения изменения температуры стенки изделий с известными (аттестованными) значениями давлений Р левого импульса,

и Рл после приложения .

Изобретение относится к неразрушающим способам измерения давления газа в герметических изделиях. Цель изобретения - повьппение производительности и точности нератрушающего теплового способа измерения тавления газа при отличных от градуировочмых температурных условиях окружающей среды и поверяемого изделия. В устр- ве, реализующем способ, источник тепла создает на поверхности объекта измерения тепловой импульс, отклит на который регистрирует термоприемник. Один датчик регистрирует температуру источника тепла в момент импульса, другой датчик регистрирует температуру окружающей среды. ЭВМ запоминает полученные результаты, производит расчеты и вьщает окончательный результат измерения в единицах давления. 5 ил. Q ts (Л

с,:с

ЭВМ

/г./

Фиг. 2

Р.ппа

Л. С

4t,..

Фи9.3

tc.CI.

tf.r

Фиш,

7йс.г

Фиг.

-- о.с t