СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ТЕРМОМЕТРА СОПРОТИВЛЕНИЯ Советский патент 1969 года по МПК G01K7/16 

Способ относится к области техники контактных измерений быстроменяющихся температур в газах и предназначен для определения постоянных времени малоинерционных термометров сопротивления, а при измерениях ПО методу двух термоприемников - для отыскания отношения постоянных времени двух термоприемников, необходимого для осуществления этого метода. В настоящее время определение постоянной времени малоинерционных термометров сопротивления е производят путем расчета по формуле IT где с - удельная теплоемкость материала термометра сопротивления; Y - удельный вес материала термометра сопротивления; d - диаметр; а - коэффициент теплоотдачи на поверхности термометра сопротивления. При расчетном определении постоянной времени приходится определять коэффициент .теплоотдачи, удельную теплоемкость материала, удельный вес и диаметр термометра сопротивления. Наибольшие трудности возникают при определении величины удельной теплоемкости, особенно если речь идет о высоких температурах материала термоприемника. Все это приводит к существенным неточностям при определении постоянной времени. По предлагаемому способу измеряют сопротивление термометра при температуре газового потока, а затем при пропускании по нему постоянного тока и равного ему по действующему значению переменного тока заданной частоты, определяют инерционность термометра сопротивления и то известным формулам находят искомую величину, что упрощает процесс измерения при различных внешних условиях. Предлагаемый способ основан на эффекте смещения среднего температурного уровня проводника при нагреве его переменным током. Сущность эффекта смещения среднего температурного уровня заключается в том, что если топкую проволоку, находящуюся в потоке газа, нагревать переменным током, то температура проволоки, а следовательно и однозначно связанное с ней сопротивление, будет «следить за изменениями тока. Однако из-за тепловой инерционности проволоки будут возникать амплитудные и фазовые искажения, а также смещение среднего температурного уровня. Под термином «смещение среднего уровня понимается имеющая место разность между средней температурой проводника при нагреве его переменным током в одном случае и постоянным током в другом при одинаковых эффективных значениях тока. Главным выводом теории эффекта смещения среднего температурного уровня проводников, нагреваемых переменным током, является уравнение: о.ПОСг(Ц-8),(2) где L -средняя температура проводника при нагреве его переменным током; пост -средняя температура этого же проводника при .нагреве его постоянным током; б - относительное смещение среднего температурного уровня. Формула (2) предполагает, что величина постоянного тока / равна эффективному значению переменного тока /„ . Величина б является функцией величины sco, характеризующей инерционные свойства, и параметра k, характеризующего перегрев термометра сопротивления:б / (есо, кр). где 6 - постоянная времени; (О - круговая частота; k - фактор нагрева; Р - температурный коэффициент сопротивления. Фактор нагрева равен -77 где/ - величина постоянного тока; RO - сопротивление термометра сопротив ления при температуре окружающей среды; а - коэффициент теплоотдачи на поверхности термометра сопротивления. F - поверхность, отдающая тепло. Если термометр сопротивления, выполненный из тонкой проволоки и находящийся в потоке газа, нагреть сначала постоянным током, а затем переменным током с эффективным значением, равным величине постоянного тока, и известной частотой, можно найти относительное смещение среднего температурного уровня б и, зная величину параметра йр, из соотнощения (2) - параметр есо и по известной круговой частоте- постоянную времени е. Функция (еш, /гр) известна. Для того чтобы по этому соогнощению можно было найти есо, величина есо не должна быть слищком малой. Практически, подбирая нужную величину круговой частоты переменного тока, всегда можно добиться желаемой величины 80). пературного уровня б и параметром йр, причем оказывается, что в эти формулы не входит ни значение тока, протекающего по испытываемому термометру сопротивления, ни коЭФФИЦИ6НТ теплоотдачи, а входят только сопротивления самого испытываемого термометра сопротивления в различных условиях: ПОСТ.. w) пост - Ко где - сопротивление термометра сопротивления при питании его переменным током с круговой частотой (О, сопротивление термометра сопротивления при питании его постоянным током. Предлагаемый способ позволяет найти постоянные времени малоинерционных термометров сопротивления при различных скоростях движения газа и различных температурах самого термоприемника. Его можно применять также при повышенных температурах газа, омывающего испытываемый термометр сопротивления, что открывает возможность нахождения постоянных времени термометров сопротивления в самых различных условиях. Если нужно найти отношение постоянных времени для двух нитей термометров сопротивления, что требуется для датчиков, работающих по методу двух термоприемников, то такое отнощение может быть найдено для различных скоростей движения газа и различных температур, что при других методах вообще трудно. Предлагаемый способ позволяет сразу определять величину постоянной времени. Знание теплофизических характеристик материала нитей термометров сопротивления для него не требуется. Испытываемый термометр сопротивления помещают в поток воздуха, обеспечивают питание моста постоянным током и, изменяя величину сопротивления, на мост подают малый ток, такой, чтобы нагрев термометра сопротивления был несущественен. Балансируя мост, находят сопротивление термометра сопротивления при температуре газового потока Ro. Затем, изменяя сопротивление, увеличивают нагрев термометра сопротивления, так, чтобы его сопротивление стало пост снова балансируют мост и замечают величину тока. Далее выключают питание моста постоянным током и включают питание моста г еременным током с заданной круговой частотою со и, регулируя сопротивление, добиваются тока питания, эффективное значение которого равно значению ранее подаваемого намост постоянного тока. При питании моста переменным током среднее по времени сопротивление нити термометра соиротивления возрастает и балансировка моста нарушается. Для восстановления балансировки моста увеличивают сопротивление плеча моста и находят сопротивление термометра сопротивления при питании моста переменным током с круговой частотой со.

Находят величину смещения среднего температурного уровня термометра сопротивления

°ш - пост

8 -

Находят величину параметра k

По графику на чертеже по известному смещению среднего температурного уровня б и величине k находят есо. Зная круговую частоту питающего тока со, находят постоянную времени термометра сопротивления:

Если ищут отношение постоянных времени двух термометров сопротивления для датчика, предназначенного для измерений мгновенной

температуры газа по методу двух термог(риемников, то постоянную времени определяют для каждого из термометров сопротивления совершенно одинаково, но обязательно при одной и той же скорости обдува всего датчика воздухом и затем находят отношение - .

а

Круговую частоту питающего переменного 1ока со выбирают так, чтобы величина ecu укладывалась в рабочую зону, отмеченную на графике.

Предмет изобретения

Способ определения постоянной времени термометра сопротивления путем омываяия его газовым потоком и пропускания по нему электрического тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерений при различных внешних условиях, измеряют сопротивление термометра при температуре газового потока, а затем при пропускании по нему постоянного тока и равного ему по действующему значению переменного тока заданной частоты, определяют инерционность термометра сопротивления и по известным формулам находят искомую величину.

WHO