Способ измерения температуры поверхности твердых тел Советский патент 1989 года по МПК G01K7/02 

.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении температуры поверхности твердых тел. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры поверхности твердых тел. Устройство для осуществления способа измерения температуры поверхности твердых тел включает термопреобразователь, состоящий из двух идентичных частей 1 и 2, термоэлектрический тепловой насос 3. Части 1 и 2 термопреобразователя сопротивления подключены последовательно в цепь вторичного прибора 4. Тепловой насос 3 через ключ 5 включен в цепь источника тока 6. Между спаями теплового насоса 3 и частями 1, 2 термопреобразователя обеспечен тепловой контакт. Способ основан на методе двух измерений и закономерностях искажения температурного поля объекта измерения контактом с преобразователем. Превышение значения температуры одной половины преобразователя над значением измеряемой температуры поверхности и поддержание у другой половины преобразователя значения температуры ниже температуры этой поверхности при строгом поддержании между этими частями преобразователя температурного перепада обеспечивает при измерении равные по абсолютному значению, но с противоположными знаками погрешности искажения. Так как при измерении регистрируется среднеобъемная температура преобразователя, то эти погрешности взаимно уничтожаются. 7 ил.

фигЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении темературы поверхности твердых тел, например тем пературы поверхности куба, цилиндра, шара, стен сооружений, горного массива.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры поверхности твердых тел.

На фиг. 1 представлены графики для определения искажающей плотности теплового потока; на фиг. 2 - преобразователь для реализации способа, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А

на фиг. 2; на фиг. 4 - блок-схема устройства для реализации способа; на фиг. 5-7 - распределение плотности теплового потока.

Устройство для измерения температуры поверхности, твердых тел вклю- чает преобразователь, состоящий из двух идентичных частей 1 и 2 одного например, термопреобразователя сопротивления, разделенных термоэлектрическим тепловым насосом 3, между спаями теплового насоса 3 и частями 1 и 2 термопреобразователя сопротивления обеспечен тепловой контакт. Части 1 и 2 термопреобразователя сопротивления подключены последвательно В цепь вторичного прибора А Тепловой насос 3 через ключ 5 включен в цепь источника 6 тока.

Способ реализуется следующим образом, (фиг. 2 и 3).

Устанавливают плоский преобразователь на поверхность тела, температуру которой предстоит измерять. Теп ловой поток на контактной поверхности твердого тела имеет взаимно противоположные направления, обусловленные превьшением температуры одной части преобразователя над тем

пературой поверхности тела t и отличием в противоположную сторону от tg температуры второй части преобразователя. Естественное температурное поле твердого тела при контакте с преобразователем искажается наличием искажающего теплового потока.

Абсолютную погрещность it, определяют по формуле

&t,

.Ai:D j4

п ч

(1)

где Ад - теплопроводность объекта измерения (твердого тела).

0

5

0

0

5

0

5

5

0

5

В формуле (1) используют наибольшие из диапазона измерения (дя) а AQ берут по минимальным значениям. Это позволяет избежать ошибок в стоГ

рону уменьшения при определении (ut,).

Подключая через ключ 5 источник 6 тока к термоэлектрическому тепловому насосу 3, создают между частями 1 и 2 термопреобразователя сопротивления перепад температуры, в 1- 2 раза превьшающий значение определенной выше погрешности (4t).3TOT перепад обеспечивает различное направление искажающего теплового потока Aq на участках поверхности твердого тела, контактирующих с частями 1 и 2 преобразователя (фиг.5). Этот перепад .поддерживают во времени. Часть теплоты, обусловленная + uq

(фиг.5), рассеивается вглубь твердого тела. При этом равная ей часть теплоты отбирается от тела.за счет (фиг. 5) Основная часть теплоты, обусловленная +Aq, переключается через твердое тело от части 2 термопреобразователя сопротивлений и другой его J и отводится от последне;го наличием -uq.

Это приводит к значительному уменьшению искажения температурного поля твердого тела контактом с преобразователем (фиг. 7).

Вторичньй прибор 4 (фиг.4) регистрирует выходной сигнал термопреобразователя I и 2 сопротивления, пропорциональный среднему от значений температуры его частей и 1 2 (фиг.7), т.е. во вторичном приборе 4 регистрируется выходной сигнал термопреобразователя сопротивления, пропорциональньш

(to + lit) + (to - A.t ) 2

Предлагаемый способ основан на методе двух измерений и закономерностях искажения температурного поля объекта измерения контактом с преобразователем. Превышение значения температуры одной половины преобразователя над значением измеряемой температуры поверхности и поддержание у второй половины Преобразователя значения температуры ниже температуры этой поверхности при строгом поддержании между этими частями преобразователя температурного перепада обеспечивает

при измерении равные по абсолютному значению, но с противоположными знаками погрешности искажения, а так как при измерении регистрируется средне- объемная температура преобразователя, то эти погрешности взаимно унич- тожаются.

Формула изобретения

Способ измерения температуры поверхности твердых тел путем регистФие.2

рации тe mepa тypы контактирующего с поверхностью плоского преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перед регистрацией определяют абсолютную погрешность искажения температурного поля, возникающую при контакте с преобразователем, затем создают и поддерживают во времени перепад температуры между двумя равными в плоскости контакта частями преобразователя, равньй 1-2 величинам абсолютной погрешности.

А-А

фив.З

mtTT

(i,-&i,)

а,-ш YfoM,;

I

(

(fo фуе.7

Фие.5

0

}

() фуе.7