Способ измерения температуры Советский патент 1974 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к области измерения высоких температур.

Известно, что для измерения высоких температур в лабораторных и пр01-:ытленных условиях, а также для воспроизведения международной температурной шкалы широко используют термометры сопротивления, включенные по четырехпроБОдной схеме. С целью изоляции выводов термометров сопротивления применяется Изоляционная керамика из окиси алюыиния ультрафарфора, окиси бериллия и других изоляционных материалов.

При измерении высоких температур (свыше 800-900 С) происходит понижение электроизоляционных свойств керамических изоляторов выводов термометра, что приводит к шунтированию токовых и потенциальных выводов и, следовательно, к возникновению погрешностей измерения температуры. Эта погрешность с повышением верхнего предела измеряемой температура увеличивается и может достигать недопустимо большого пначения.

Для повышения точности измерения температуры предлагается способ, согласно которому измеряют сопротивление термометра при расположении пар токовых и потенциальных выводов в каналах изоляторов в перпендикулярных плоскостях, затем измеряют сопротивление термометра при расположении этих же пар выво,, дов в параллельных плоскостях, после чего измеряют сопротивление любой пары выводов и по полученным величинам и известным параметрам линии определяют истинное значение сопротивления термометра, а следовательно, и искомую температуру.

На фиГе показана электрическая схема описываемого термометра сопротивления; на фиг.2 - керамический изолятор выводов; на фиг.З - собранный пакет термометра; на фиг. электрическая схема выводов в виде распределенных параметров г и gf на фиг.5 - схема расположения термометра сопротивления по координате X .

Процесс измерения температуры по .федложенноыу способу заключает ся в том, что на токовые выводы (I 2) иж (3, 4) подается ток ip часть которого проходит через шунт рующее сопротивление (керамические изоляторы) в линии токовых и потен циальных выводов, а остальная часть проходит по чувствительному элементу Rt . В результате на потенциальных выводах (3, 4) или (2, 3) имеется некоторое напряжение Uo , чере которое определяется сопротивление чувствительного элемента RV : В зависимости от степени шунтирования оно больше илИ меньше . отличается от действительного значения Rt . Керамические изоляторы выводов имеют четыре симметрично расположенных отверстия (продольные каналы), по которым проходят токовые и потенциальные выводы (фиг,2), Очевидно, что собранный пакет термометра сопротивления () может быть выполнен в двух вариантах:1)токовые выводы I и 3, потенциальные 2 и ; 2)токовые выводы I и 2, потенциальные 3 и , В первом варианте токовые и потенциальные выводы находятся про странственно во взаимно перпендикулярных плоскостях, а во втором варианте - в параллельных плоскостях. Эти два возможных варианта отличаются друг от друга, поскольку поперечная проводимость между точками I и 2 больше проводимости между точками I и 3 и т.д., что приводит к различному взаимному влиянию различных пар проводов. Выводы термометра сопротивлени можно представить как линии с равномерно распределенными параметрами (у./иг.4), где г - сопротивление единицы длины вывода; g - поперечная проводимость единицы джны изоляции между линиями 1-3 и 2-4; д - поперечная проводимость единицы джны изоляции между линиями 1-2 и 3-4, связанная с величиной d зависимостью Лля математического описания электрической схемы термометра его располагают так, чтобы точки I, 2, 3, 4 имейи координату О, а точки 5 и 6 - координату к - i (фиг,5). Принимая во вынимание, что для ервого варианта -5 1 У I yg(x) -У а основании известных выражений З теоретических основ электротехники можно записать следующие уравнения: --.rii(x); |1 -20ад); - 9(1 f ) f}-- :ri2(X); или 0+4 4 1)фГг) / -Lb.---if S (2) Используя граничные условия h(OH,(t) Mi: де Rt - действительное значение опротивления чувствительного элеента при температуре t , найдем осле решения дифференциальных равнений (I) постоянные коэффицинты. Измеренное значение сопротивения чувствительного элемента RV авно: р -УжМ И(о) После алгебраических преобраований найдем для первого вариана:RtOrSb(4Kif-C+ch2) (4) налогично значение сопротивления ) можно определить как: (2iF9-€) -IfF bf ff) (2 .th(2.e)ff Третье уравнение получаем, изеряя сопротивление любой пары выодов (токового и потенциального). то сопротивление математически

выражается как сопротивление линии с распределенными электрическими параыетраыи гид :

iH(.t),

1,2

Тагши образом, измерив три величины Rtfo , R4c2) и г. 2 и используя зависимость (2), путем , решения системы уравнений (,5,6/ определяем действительное значение измеряемого сопротивления чувствительного элемента термометра Rt

Систему трех уравнений.(4,5. 6) можно решить на вычислительной машине, получая при этом с достаточной точностью значение сопротивления чувствительного элемента Rt , а следовательно, и искомую температуру.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ измерения температуры с помощью четырехпроводных термометров сопротивления, заклшащийся в измерении их сопротивлений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, измеряют сопротивление термометра при расположении пар токовых и потенциальных выводов в каналах изоляторов в перпендикулярных плоскостях, затем измеряют сопротивление термометра при расположении этих же пар выводов в параллельных плоскостях, после чего измеряют сопротивление любой пары выводов и по полученным величинам и известным параметрам линии определяют истинное значение сопротивления термометра, а следовательно, и искомую температуру.

LO

и

:xfpuS.I

Фив 2

Фиг.з

.14

Фиг Л