Способ измерения температур Советский патент 1943 года по МПК G01K7/04 G01K3/02 

Предметом настоящего изобретения является способ измерения температур при помощи двух термометров, из которых одни нагревают до температуры заведомо выше намеряемой, а другой находится при температуре ниже измеряемой. Согласно 1зобретению, с целью повышения точности отсчета при измерении мгновенных температур путем ограничения ошибки, вызываемой инерцией термометров, показания термометров в период измерения записывают при помощи двух осциллографов, записанные кривые нзме 1ения температуры совмещают и истинную мгновенную температуру определяют по некоторому промежуточному (например, среднему) значению между максимальным и минимальным значениями записанных кривых.

Применение двух термопар, из которых одна при измерении температуры газа нагревается им, а другая, предварительно нагретая до более высокой температуры, охлаждается .чтим газом-дает возможность уменьщить погрещность при определени истинной температуры газа, имеющую место при определении температуры лищь одной термопарой вследствие ее инерции, так K.IK значение истинной температуры будет лежать между максимальными показаниями обеих термопар. Это значение будет совпадать со средним арифметическим обоих показаний термопар лишь в одно.м единственном случае, когда значения тепловой инерции обеих термопар будут равны между собой. Во всех прочих случаях будет место отклонение от истинной температуры, однако, погрешность должна быть при всех случаях равна или меньше половины погрещности, получаемой при замере мгновенной температуры лищь одиой термопарой.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, н.а фиг. 1 которого показана схема пиро.метра для измерения мгновенной температуры по предлагаемому способу; на фиг. 2, 3, 4 - диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 5, 6 - размещение

№ 62636- 2 -

пирометра в стволе при измерении температуры внутри канала огнестрельного орудия.

На фиг. 1 представлена схема пирометра с термопарами, пригодного для измерения спорадически.х неповторяющихся импульсов температур. Как видно КЗ схемы, термопара / помещается в камере 2 пирометра; камера 2 посредством затвора 3 сообщается со средой, температура которой должна быть измерена. Термопара соединяется с осциллографом 9. В момент .мгновенного действия имнульса темнературы - при открытом затворе 3 - термопара / воеприни.мает действующую температуру, и на осциллографе может быть зафиксирована кривая и.мпульса те.мпературы (фиг. 2). По величине амплитуды этой кривой еще нельзя судить о величине действовави1ей температуры, так как очевидно, что амплитуда снижена и сдвинута по фазе- вследствие влияния тепловой инерции темропары 1. Для компенсации влияния тепловой инерции термопары / имеет вторую камеру 4, аналогичную камере 2 и имеющую внутри тер.мопару 8 и электрический нагреватель 5, питаемый от источника тока 6 через реостат 7. Вторая камера 4 присоединена параллельно нервой камере 2 пиро.метра к общему затвору 3. Если термопару 8 нагреть при помощи нагревателя до температуры выще измеряе.мой. то в .момент действия импульса темнерат ры темропара 8 будет уже не нагреваться, как термопара /, а охлаждаться, и щлейф осциллографа 10, соедннепный со второй термопарой 8, запишет кривую, представленную на фиг. 3. Включая одновременно обе камеры и фиксируя на осциллографе импульсы обеих термон:1р, получим картину, .показанную на фиг. 4. Некоторая промежуточная, например, средняя линня между вершинами амплитуд кривых соответствует истинному значению измеряемой температуры. Таким образом, процесс замера мгновенного импульса температуры сводится X следующему. Пирометр соединяется с источником температуры; нагревателем повышается температура одной из термопар выше измеряе.мой температуры; посредством затвора обе ка.меры пирометра на вре.мя импульса сообщаются с источником те.мнературы; импульс температуры, действуя одновременно на обе термопары, нагревает одну из них и охлаждает дрзгую; на осциллографе фиксируются кривые изменения собственной температуры тер.монар; находится промежуточная средняя линия между амнлитудами кривых.

Описанный метод компенсации тепловой инерции термопар может быть применен и для тер.мометра сопротивлепия, нить которого устанавливается подобно термопаре в камере пирометра. Электрическая схема такого пирометра с термометром сопротивления в качестве чувствительного элемента на чертеже не показана вследствие своей общеизвестности.

Термопары для измерения высоких температур могут быть изготовлеиы из молибдена и вольфрама; для низких температур jMoryr быть применены платияородий-платиновые и даже медь-копелевые термопары. Диаметр термоэлектродов (и нити термометра сопротивления) должен быть .минимальным порядка 0,05-0,03 мм.

Нагревание тер.мопары или нити термо.метра сопротивления может нроизводиться или косвенно при помощи нагревателя, окружающего элемент, как это показано на фиг. 1, или непосредственно, осуществляя гальванический контакт нагревателя с эле.ментом по известным cxejMa.M (например, по схеме моста и т. д.).

Описанный способ из.мерения .мгновенных температур может быть применен для за.меров температур в канале огнестрельного орудия.

а также в камерах двигателей внутреннего сгорания или в цилиндрах паровых машин.

Схема максимального пирометра для измерения мгновенных температур в канале огнестрельного орудия очень проста (фиг. 5, 6); пирсметр состоит из двух камер, заделанных в тело орудия таким образом, чтобы при выстреле газы попадали непосредственно на спаи термопар или на нити термометра сопротивления. Затвор в этом случае не нужен, так как отсечки газов не требуется. Может быть установлено несколько подобных камер вдоль оси орздия; по мере движения снаряда газы попадать поочередно на каждый пирометр. Данные, полученные после обработки кривых, будут характеризовать распределение максимальных температур при выстреле вдоль канала.

Процесс замера температуры также очень прост. Перед выстрело.м производится нагревание одной из термопар выше из.меряемой. В момент выстрела осциллограф фиксирует (фотографирует) показания обеих термопар и т. д. После произведения за1мера нагреватель выключается.

При измерении температуры в KaiMepe двигателя внутреннего сгорания или в цилиндре паровой машины пирометр выполняется как двухкамерный. Затвор, соединя.юший ка.меры пирометра с цилиндром двигателя, открывается на мгновение только в той точке цикла, в которой необходимо измерить температуру. Расчет времени открытия затвора (времени экспозиции, отсечки) производится, исходя из желаемой точности измерения и числа оборотов двигателя.

Для быстроходных авиационных двигателей затвор с возвратно; оступательным движение.м непригоден. В этом случае удобно пользоваться цилиндрическим золотником с окнами, совершаюш,им лишь вращательное движение. Конструкция такого пирометра на чертеже не показана.

Процесс замера температуры сводится к одновременному фотографированию двух импульсов.

Предмет изобретения

Способ измерения температур при помош,и двух термометров, из которых один нагревают до температуры заведомо выше измеряемой, а другой находится при температуре ниже измеряемой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отсчета при измерении мгновенных температур путем ограничения ошибки, вызываемой тепловой инерцией термометров, показания термометров в период измерения записывают при помощи двух осциллографов, записанные ими кривые изменения температуры совмещают и истинную мгновенную температуру определяют по некоторому промежуточно.му (например, среднему) значению между максимальмым и минимальным значениями записанных кривых.

№ 62636

/

- i

Фиг 4

Ниг 5

Фиг 6