Способ определения погрешности контактных термодатчиков Советский патент 1991 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ИСПОЛЬЗОРзно при измерении температуры поверхности тонкостенных и неметаллических объектов, проволочных нагревательных элементов, а также температуры потока газа или жидкости в пристенном слое.

Цель изобретения - повышение точности определения погрешности, обусловленной теплоотводом по выводам контактных термодатчиков, путем учета ее зависимости от температуры.

На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, с использованием двух термопар; на фиг. 2 - размещение термопар на токопроводящей основе сетчатого нагревательного элемента; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 5 - размещение термопар пластинчатого типа на поверхности теплоизоляционного материала, разрез; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5.

Устройство (фиг. 1) содержит две термопары 1 и 2, различающиеся вдвое количеством отведенных от спаев термоэлектродных проводов 3 и 4, одинаковых по материалу, диаметру и ориентации относительно поверхности контролируемого объекта 5, т.е. погонным тепловым сопротивлением их выводов, и подключенные к регистрирующим приборам 6 и 7. Для подключения четырехэлектродной термопары 1 к регистрирующему прибору 6 используется любая пара ее разнородных проводов 3. При

о

со о ел ел

этом два оставшихся провода обеспечивают только дополнительный (по отношению к термопаре 2) тепловой поток через ее спай и на достаточно большом (более 100 мм) расстоянии от спая размещаются произвольно без электрического контакта между собой или обрываются. Обе термопары 1 и 2 размещают в изотермической зоне контролируемого объекта 5.

Способ осуществляют следующим образом.

При фиксированной (но не известной) температуре Т контролируемого объекта 5, при которой необходимо определить погрешность термопары 2, регистрируют показания ti и t2 термопар 1 и 2 соответственно и определяют разность показаний At 12- -ti . Затем регистрируют разность показаний At1 12 ti1 термопар 1 и 2 и показание ti термопары 1 при другой температуре контролируемого объекта 5 Т . при которой показание ti термопары 1 равно ранее полученному показанию t2 термопары 2. После этого проверяют соответствие полученных значений разностей At и At1 соотношению

ti

17

ti

t2

(1)

и при выполнении этого соотношения значение разности At принимают за погрешность термопары 2.

При значительной величине отношения

-г-т- -г-погрешность термопары 2 более точно может быть расчитана по формуле

At -ti At -tg ti -At t2-At

At -

(2)

Соотношения (1) и (2) получены, исходя из предположения, «то вызываемый установкой термопары перепад температур в объекте может быть принят линейно зависящим от величины теплового потока по ее выводам (термоэлектродам}, а величина этого теплового потока - линейно зависящей от температуры спая термопары в пределах варьирования температуры объекта. Тогда выполнение соотношения (1) с точностью до инструментальной погрешности средств измерения температуры объекта позволяет пренебречь зависимостью от температуры теплофизических свойств объекта, термопар и их выводов, условия теплообмена выводов с окружающей средой, геометрических параметров объекта и выводов.

При размещении термопар 1 и 2 на сетчатом нагревательном элементе с токопро- водящей основой 8 (фиг. 2-4) они устанавливаются в разных ячейках сетки.

При этом термоэлектродные провода 3 и 4 термопар 1 и 2 привариваются контактной электросваркой к проволокам основы 8 на равных расстояниях от проволок утки ЖЖ 9 и образуют спаи, распределенные

0 по периметру поперечных сечений проволок .основы. Однородные термоэлектродные провода 3 и 4 термопар 1 и 2 отводятся от сетки под одинаковыми углами и прокладываются вдоль сетки на равных расстояниях

5 от нее на длине, существенной для теплообмена с сеткой излучением и конвекцией. Электроизолирующее покрытие термозлек- тродных проводов снимается на одинаковых прилегающих к спаям участках. При

0 одних и тех же условиях теплообмена с обеих сторон сетки термоэлектродные провода термопары 1 могут быть отведены попарно на обеих сторонах сетки (фиг. 3, пунктир).

5При измерении температуры тонкостенного листа (фиг. 5 и 6) термопары 1 и 2 размещаются на наружной поверхности мягкого теплоизоляционного мата 10, покрывающего обечайку 11, и выполняются в

0 виде одинаковых металлических пластин 12 с приваренными к ним термоэлектродными проводами 3 и 4 Пластины 12 могут быть приклеены или пришиты к теплоизоляционному мату 10 в изотермической зоне так,

5 чтобы расстояние между ними было достаточно большим для исключения взаимного влияния вносимых ими возмущений температурного поля теплоизоляционного мата 10. Примыкающие к пластинам 12 участки

0 однородных термоэлектродных проводов располагаются по отношению к поверхности теплоизоляционного мата 10 геометрически подобно на существенной для теплообмена с этим же матом длине. При

5 пренебрежимо малом градиенте температур на пластинах 12 геометрическое подобие в размещении термоэлектродных проводов на пластинах не обязательно.

Необходимая идентичность термоэлек0 тродных проводов, например, в случае их принадлежности к различным партиям материала может быть устаноалена путем сравнения показаний изготовленных из них термопар при измерении заведомо одной и

5 той же температуры объекта.

Формула изобретения Способ определения погрешности контактных термодатчиков, заключающийся в

регистрации показаний двух размещенных

в изотермической зоне контролируемого обьекта однотипных термодатчиков, различающихся вдвое погонным тепловым сопротивлением их выводов, одинаково ориентированных относитедьно поверхности контролируемого объекта, при одном значении его температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, определяют разность At показаний термодатчиков для данного значения температуры контролируемого объекта и дополнительно регистрируют разность At1 показаний термодатчиков и показаний ti1 термодатчика с меньшим тепловым сопротивлением выво0

дов для другого значения температуры контролируемого обьекта, при котором показание ti совпадает с первым показанием другого термодат ика, и при выполнении соотношения

At ti

где ti - первое показание термодатчика с меньшим тепповым сопротивлением выводов,

величину At принимают за погрешность термодатчика с большим тепловым сопротивлением выводов.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность определения погрешности контактных термодатчиков, обусловленной теплоотводом по их выводам. Способ заключается в регистрации показаний двух термодатчиков и их разности, различающихся вдвое общим погонным тепловым сопротивлением их выводов, для двух заведомо различных значений температуры контролируемого объекта, в изотермической зоне которого установлены- термодатчики. При этом второе значение температуры объекта выбирают таким, чтобы показание термодатчика с меньшим тепловым сопротивлением выводов совпало с первым показанием другого термодатчика, имеющего большее тепловое сопротивление выводов. Проверяют соответствие полученных разностей показаний термодатчиков линейной зависимости их от температуры и, если такая зависимость выполняется, то разность показаний термодатчиков для второго значения температуры объекта принимают за погрешность термодатчика с большим тепловым сопротивлением выводов. Способ реализован с использованием двух термопар, различающихся вдвое количеством термоэлектродных проводов. 6 ил. СП с

А-А

Фиг. 2

фуеЗ

фиг.1

Bud 6

8 Фиг.4

Вид В

Фиг. 6