УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР Советский патент 1970 года по МПК G01K3/08 

Изобретение относится к области измерения температур. В технике разность температур наиболее часто измеряют с помощью дифференциальной термопары. Дифферепциальная термопара представляет собой две термопары, одноименные ветви которых соединены в месте холодного спая, а другие две ветви подключены к измерительному прибору. Термо-э.с.д., возникающая при нагревании горячих спаев диффереициальной термопары, пропорциональна разности температур между точками, в которых оии находятсяE y.(t,p).f,-f,, где а - коэффициент термо-э.д.с., различный для разных пар металлов. Как правило, металлы для термопар подбираются такие, чтобы а мало зависел от температуры. Для измерения температур до 2000С на воздухе используется иридиево-родиевая термопара, но она не стабильна вследствие сильной летучести иридия при высоких температурах. Кроме того, иридий после нагревания становится очень хрупким. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что термоэлектроды, замыкающие горячие спаи дифференциальиой термонары, выполнены в виде стержня из электропроводящих твердых растворов огнеупорных окислов, например чО. и ZrOj, взятых в соотношении (мол. %) 7:93. На чертеже представлена схема описываемого устройства. На торцы стержня / нанесен тугоплавкий металл (платина, платпно-родий, иридий и другиев зависимостп от конечной температуры эксплуатации). К концам стержня приварены илн просто прижаты металлические электроды 2 из того же самого металла или из другого электропроводящего матерпала, достаточной жаростойкости, не реагирующего с веществом датчика или контактного покрытия. Термо-э.д.с. датчика измеряется или регистрируется с помощью потеициометра 3. В качестве материала для изготовления керамического датчика использована двуокись циркония, стабилизированная в виде кубического твердого раствора флюоритоподобной структуры. В частности, для этой цели пригодеи циркониево-иттриевый твердый раствор состава 7 мол. % Y20:i и 93 мол. Температура плавления его около 2600°С. Изучение электрических свойств циркониево-иттрневых твердых растворов показало, что если концы стерм ня из этого матерпала находятся при различной температуре, то в нем развивается чнячнтельная термо-э.д.с. Величипа термо-э.д.с. пропорциональна разности температур А/, еслн эта разность не превышает 10% от средней абсолютной температуры стержня.

Преимущество керамического датчика разности температур перед металлической дифференциальной термопарой заключается в том, что он обладает более высокой огнеупорностью, большой величиной (250 мкв1°С и стабильностью термо-э.д.с. (в 20 раз нревышает термо-э.д.с. илатино-платинородиевой термопары).

Стержень из циркониево-иттриевых тверды.х растворов можно применять в качестве датчика разности температур, начиная с 700°С. Ниже этой температуры чувствительность датчика надает из-за роста его сопротивления и инерционности установления термо-э.д.с. Верхний температурный предел измерення датчнка может достигать 2000°С и выше, ибо огнеупорность и химическая устойчивость материала па основе циркониевоиттриевого твердого раствора достаточно высока.

Предмет изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее дифференциальную термонару, отличающееся тем, что. с целью повышения чувствительности и стабильности, термоэлектроды, замыкающие горячие спаи дифференциальной термопары, выполнены в виде стержня из электроирозодящих твердых растворов огнеупорных окислов, например Y2O:j и ZrOa, взятых в соотнощении (мол. %) 7:93.

-2