Способ определения температуры Советский патент 1991 года по МПК G01K5/00 

Изобретение относится к тепио- ,1чэическии измерениям, л именно к , of ласти определения температуры.

Цель изобретения - упрощение Способа определения температуры.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Измерительная система дпя изм; г(- ния температуры состоит из герметизированных оботочек 1 и 2, полости которых соединены капиллярами 3 и гоответстпенно с измерителем 5 рач- ности давлений. В качестве измерителя 5 разности давлений в зависимости or требуемой точность измерения температуры может быть использован дифференциальныи манометр, микроманометр, интегральный тензопреобра- зователь давления в электрический сигнал и т.д. Полости герметизированных оболочек 1 ч 2 заполнены однородным газом (воздухом,азотом, и т.д.; с разными начальными ;icii ncM iHMit: в оботочке 1 давление газа 1 больше давления газа Р. в оболочке 2. Оболочки 1 и 2 помещены н полость 6, температуру среды в которой TI буется измерить. Внутренние объемы оболочек 1 и 2 могут быть не равны между собой.

Давление газа в замкнутом объеме при произвольной температуре г определяется выражением

(1 + At),(1)

давление газа нри произвольной температуре t; дазление газа при г -мпера- туре 0°С;

температура, при которой давление газа рарно Р;

Pi Ро

ptр. t

з

4

сл

00

ел

ГС

.

ЈЬ - коэффициент температурного

объемного расширения газа.

Обозначим начальные давления газа

ft

при температуре О С в полости 1 через

Р.. , а в полости 2 - через Р . Тогда при выбранной (или заданной) начальной температуре измерения температуры среды 6, равной tj, давление газа в оболочках 1 и 2 равно соответственно:

р

v(

d +

f,t,) ,)

(2) (3)

10

1 г ог

При конечной (или заданной) темературе среды 6, равной t,, давле- 15

ие газа в полостях тветственно:

L0l

(1 +|Э

t,)

4 V 1

+

1 и 2 равно со(4)

(5)

20

Разность давлений газа между по

1 и 2 при температуре t,

(

j

(Р01-Рог)(1+,)

(о)

t

1.

Разность давлений между полостями

г

(7)

и 2 при температуре t, равна

4p4.. (pot -prt,)(i+/9tz).

( l ог

Вычтя выражение (6) из выражения (7), получаем изменение разности давлений газа в полостях 1 и 2 (выбранное нами как мера измерения температуры среды 6) от изменения температуры среды 6 на величину

(8)

At

Ч-Ч

40

Это изменение разности давлений равно

йР АР, -UP (Р0|-рог 1 + (,-р-ог)(1+ /it,). (9)

После преобразований и подстановки д$ (8) в (9) получаем:

APt -ut-().

Выражение (10) является основной аналитической зависимостью способа измерения температуры, однозначно увязывающей выбранный (заданный) диапазон измерения температуры Дс с выбранным начальным перепадом давлений между полостями 1 и 2 и требуемым конечным перепадом давлений в этих полостях UP.J., измеряемым измерителем 5 давления. Легко убедиться, что измеряемый конечный перепад лав

з

10

15

20

25

30

лений Д.Р не зависит от абсолютных значений начальных давлений Р,,, и / Р02 в полостях 1 и 2, а эаниелт только от их начальной разности (Р. - -Ppj,) и не зависит от абсолютных значений начальной Јj н конечной t температуры контролируемой среды 6, а только от разности этих температур (), т.е. от выбранного диапазона измерений.

Следовательно, способом можно обеспечить измерение температуры практически в любом диапазоне температур, при любом выбранном диапазоне шкалы и практически с любой требуемой точностью. Например, задавшись диапазоном шкалы Дс 10°С,можно измерить температуру и от -110 до -100°С, и от +990 до -НОСО С.

Выбрав шкалу измерителя 5 разности давления, обеспечивающую требуемую точность измерения, и обозначив ее

APUK. M.J Лр-Ь CD и задавшись требуемым диапазоном измерения температуры (3), определяют начальное (при О С) значение разности давлений газа в полостях 1 и 2 по формуле

0

flPuu H.3

ог Vut

(12)

35

Решая уравнение (10) но Дt, получаем

относитель0

Обозначим Р -Р

,С

.&±

р ) 01 rOt

(13)

АР,

о| О Ц1о Подставив (8) и

(14) (14) в (13), после преобразований получаем

д$

50

ч ч

. 1 , 4Р ,

/5 ь

(15)

1 о

Из выражения (15) следует, что любое значение температуры контролируемой среды 6, лежащее в диапазоне

от t I до t формуле

t: t

можно определить по

1 4Ptl + / АР.

)

(16)

t. - температура в любой промежуточной точке диапазона

ОТ I , ДО t,

1

UP

, - разность давлений между по лостями 1 и 2 в промежуточной точке с температурим t.

Пере градуировав шкалу измерителя давления в единицы температуры (°С) и обозначив начальную точку шкалы измерителя 5 температурой t,, а конечную точку шкалы - температурой С2, можно измерить и считать со шкалы измерителя 5 давления значение температуры t; в любой точке диапазона непосредственно в °С.

Таким образом, способ измерения температуры при абсолютной его простоте позволяет измерять температуру с-высокой точностью (порядка до ±0,1 С и выше в любом диапазоне измерений). Высокая точность измерения температуры обеспечивается ча счет малого перепада давлений газа между герметизированными оболочками (что стало возможным вследствие неподверженности системы измерения влиянию изменения барометрического давления) и за счет применения измерителей давления с малыми диапазонами измерения и с высокими чувствительностью И ТОЧНОСТЬЮ.

Формула изобретения

Способ определения температуры путем измерения разности давлений газа в двух герметизированных объ

45852

емах,

отличающийс я тем,

15

20

25

Р -Р % v ог

где Р,

01

Р02 UP

что, с целью упрощения и повышения точности определения температуры,

5 в качестве заполнителей объемов ис- пользуют однородный газ с начальной разностью давлений между объемами, формирование которой осуществляют при одинаковой температуре, исходя из

Ю Формулы

Др

/ГЈГ

-начальное давление газа в одном объеме;

-начальное давление газа в другом объеме,-диапазон шкалы выбранного измерителя;

ft - коэффициент теплового объемного расширения однородного газа;

t - выбранный диапазон опредепяемой температуры, а температуру определяют по формуле

4piL

/

определяемая температура;

30 it начальная температураf разность давлений между двумя герметизированными объемами при определяемой температуре

35 начальная разность давлений между двумя герметизированными объемами.

1

где

t

If

дрл

Изобретение относится к опре - делению температуры. Цель изобреп- ния - упрощение способа опр лелепня температуры. СчосоР тп tncn я путем формирования нача„ | ои IIUCH ги длпчегии )лч сродного газа между , j ермети мфоранными объемами, я нагем измерения разности давлений между пими объемами при опррделяе- Mdii температуре и определения этой т м Н рлтурн по измеренной разности, при )том предварительно выбирают диа- пл )ом и ;меряем 5Й разности давлении и определяемой температуры, а формирование на мльной разности давлении oi ущь стппяют п объемах при од. накпнои начальной температуре, причем нач и ьную темп ературу и определяем 1 ,,УОДК г по приеденным форму1,1М. 1 КГ.