(ЗА) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Изобретение относится } термомет рии. Известен способ определения темп ратуры, заключающийся в измерении сопротивления термометров и рпред лении температуры.по термометрической характеристике СП. Однако известный способ не обладает требуемой точностью измерения, потому что погрешность аппроксимации действительной температурной хар теристики очень велика и, например, для терморезисторов типа ММТ-1 в ди пазоне температур (-70°С)-() достигает величины 8°С. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения температуры, заключающийся в измерении сопротивления термометров и определении тем пературы по термометрической характеристике, аппроксимируемой аналитической зависимостью с коэффициентами, вычисленными путем предварительной тарировки термометров в базовых точках рабочего диапазона температур D21. Однако и этот способ не обеспечивает требуемой точности измерения в связи с тем, что аналитические зависимости, применяемые для аппроксимации не полностью соответствуют физическим процессам, происходя- щим в материале чувствительного элемента термометра, и не дают требуемого приближения к реальной термометрической характеристике термометра, а в низкотемпературном диапазоне, где физические процессы усложняются, погрешность аппроксимации увеличивается. Кроме того, для каждого термометра необходимо проводить громоздкие вычисления коэффициентов, решая систему уравнений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что тарируют термометры в двух базовых точках, расположенных на границах температурного диапазона, выбирают из них наиболее характерный обобщенный термометр, сопротивление которого окажется максимально близким по сравнению с другими к области матема тического ожидания для сопротивлений всех градуируемых термметров данной группы, дополнительно тарируют его еще минимум в трех баэовых точках, расположенных равномерно между границами диапазона, одним из термометров измеряют температуру, определяя при этом величину его сопротивления, затем соответствующее ему сопротивление обобщённого термометра Ri по формуле.
(e l L-C 5Rl2V ltQq S2, где RI сопротивление одного из те мометров, измеренное при и комой температуре. сопротивление одного из те мометров, измеренное во 2базовой точке, Кхг. сопротивление обобщенного термометра, измеренное во 2-ой базовой точке, ( - поправочный коэффициент, равный отнбшению разницы л гарифмов сопротивлений обо щенного и- одного из термо. метров, измеренных в двух базовых точках на границах диапазона. потом определяют искомую темпе ратур по формуле (а«с.У где е - основание натуральных лога рифмов; степень полинома, коэффициент, определяемой, по способу Чебышева сопротивление обобщенного термометра. На фиг, I показан пример совмеще ния термометрических характеристик одийочных и обобщенного термометров на фиг. 2 - график погрешности. Определение температуры предлагй емым способом производится следующи образом. Рассмотрим случай, когда группа термометров состоит из трех ттук:
термометра № 1, термометра № 2 и термометра № 3. Производится тарировка этих термометров в двух базовых точках на границах рассматриваемого диапазона (в т. Т и Tjg) .
Полученные значения сопротивлений обозначаем Rtj, где I - номер термометра j - номер точки, обозначающий принадлежность началу или концу диапазона (т.е. в т. ,,, RU, R ВТ. T2-R2b , RS) Вычисляем математическое ожидание для значений сопротивлений этой группы термометров -в точках Т и Та.
р t-Qa
- :--j--
ftai R21 - 2.
(
, g .2. Определяем -разность сопротивлений термометров и математическоожидания для точек Т, и Т, точек а подробнее (4 -Й2Д-Й ч Д Кал . йЙд2. лКг-г 22.-Ягг .Д«32 Выбираем термометр, имеющий наименьшее значеже 6Kt,j в качестве обобщенного термометра (в нашем случае это термометр № 2), На фиГ. изображены в координатах igR(loVT) термические характеристики термометров № 1, JP 2 и № 3 с двумя тарированными точками (кривые 1-3 || и. математическое ожидание значений сопротивлений рассматриваемой группы термометров, из которых также следует, что термометрическая характеристика термометра № 2 наиболее близка к величине математического ожидания. Получаем в результате дополнительной тарировки обобщенного термометра еще три точки. В нижней дасти графика (фиг. )) приведены термометрическая характе5917001
ристика термометра № Ц для которого производится в дальнейшем расчет измеряемой температуры, и термометрическая характеристика обобщенного тер- ле, мометра после приведения их к оси абсцисс: для термометра № 1 Brj t9 Rj-1дНц2, (кривая О; - для термометра № 2иВ tgR2j- R22 (кривая 2). Рассчитываем поправочные коэффициенты как отношение величин Би к B2J (для обобщенного термометра) в точке ТА , так как в координатах tg R(10/T) расположения тарировочныХ точек на оси абсцисс поменялись и точка Т (первая) в координатах оказалась в конце интервала. Для тер мометра № 1 K/,(tgRA irtgRn2)/ /(.). Измеряем, как указывалось вьш1е, термометром № 1 неизвестную температуру Т. Для этого измеряем значение сопротивления термометра Rj{ при этой температуре. Вычисляем соответствующее ему. значение Rj обобщенного термометра. Поэтапно это выглядит так: ) приводим значение. tgRiT к оси абсцисс: B.T, . ( О 2)рассчитываем соответствующее ,T-Kj( ( tgR(y-lV)R(i) К( для обоб щенного термометра (кривая 1) 3)возвращаемся в прежнюю систему координат tgR2r()j) i + 1gR2,2 (кривая 1 ). Соответственно R;.1 OtCltgRjff- Rtt) к K + lgRjj. Полученное значение сопротивления обобщенного термометра представляем в формулу и определяем искомую т-емпе ратуру и , ,„ л гр. Коэффициенты Aj определяются из тарировочных значений сопротивления обобщенного термометра в пяти базовы точках по способу Чебышева. Предлагаемый способ измерения тем пературы был проведен на нескольких группах термометров. Для термометров типа ТСАД наименьшая погрешность пол чена для группы термометров одного типа, изготовленных из одного среза материала (для обеспечения максималь ной однородности материала) по единой технологии и градуируемых в иден тичных условиях.
На фиг. 2 приведены данные погрешности измерения температуры через обобщенную характеристику по формуусредненные по количеству,термометров в рассмат{5иваемой группе для термометров типа ТСАД (кривая 1)ити-па ММТ (кривая 2).. rf интервале 200 К 300 К и (кривая 2) в интервале 150 К-300 К, расширенном в область низких температур. Для сравнения на фиг. 2 также приведены усредненные погрешности измерения температуры известным способом для термометров типа ТСАД (кривая 3) и типа ММТ-1 (кривая 4). Экспериментальная проверка на партии термометров типа ТСАД показала, что при измерении температуры известным способом в низкотемпературном диапазоне 4,2-20 К погрешность получается наименьшей при следующих значениях базовых точек: TO 6 К, ТА 9 К и .а для группы терморезисторов типа ММТ-1 в расшйренном диапазоне 150-300 К при следующих значениях базовых точек: Т, 150 К, Т 180 К и Т2.200 К. Погрешность измерения температуры для терморезисторов типа НМТ-1 возрастает с 0,5 К в диапазоне 203 К-323К (обычньШ диапазон, рассматриваемый в известном способе) до 1,4 К в расширенном в область низких температур диапазоне 150-300 К. Для термометров типа ТСАД в диапазоне 4,2-20 К значение максимальной погрешности достигает 1 К. Как видно на фиг. 2 погрешность измерения температуры предлагаемым способом меньше для терморезисторов типа ММТ-1 в диапазоне 203-300 К лТтас 0,261 К и в расширенном, диапазоне 150-300 К ,269 К,, т.е. практически не увеличивается при расширении диапазона в область низких температур. Для термометров типа в диапазоне 4,2-20 К погрешность не превьш1ает 0,02 К. Кроме того, при большом количестве термометров в партии предлагаемый способ измерения температуры сокращает объем информации, полностью, характеризующей эту группу, так как должны быть известны коэффищ енты аппроксимирующей формулы только для Одного обобщенного термометра и поправочные коэффициенты для- остальных термометров, в то время как при ис79
пользовании известного способа надо энать не менее трех коэффициентов для каждого термометра.
Повышение точности, расширение рабочего диапазона в область низ.ких температур и в некоторых случаях зна читальное сокращение количества необходимой информации, харакэ:,еризующей группу термометров позволяют ис пользовать предлагаемьй способ измерения температуры в приборах для измерения температуры с запоминающими устройствами, упрощают способ записи данных в памяти ЭВМ и облегчают тарировку некоторых групп термометров.
Формула изобретения
Способ определения температуры, заключающийся в измерении сопротивления термометров и определении температуры по термометрической характеристике, аппроксимируемой аналитической зависимостью с коэффициентами, вычисленными в результате тарировки термометров в базовых точках рабочего диапазона температур, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения тарируют термометры в двух базовых точках, расположенных на границах температурного диапазона, выбирают из них наиболее характерный обобщенный термометр, сопротивление которого окажется максимально близким по сравнению с другими к области математического ожидания для сопротивлений всех градуируемых термометров да ной группы, дополнительно тарируют его еще минимум в трех базовых точi;ax, расположенных равномерно между границами диапазона, одним из термо 3
метров измеряют температуру, определяя при этом величину его сопротивления затем находят соответствующее ему сопротивление обобщенного термометра по формуле
((, ч
.4 ...,-«т,
где R - сопротивление одного из термометров, измеренное при искомой температуре, R-yjj- сопротивление одного из термометров, измеренное во 2-й
, базовой точкеJ
R&a сопротивление обобщенного термометра; измеренное во 2-й базовой точке; к- - поправочный коэффициент, равный отношению разницы логарифмов сопротивлений обобщенного и одного из термометров) измеренных в двух базовых точках на границах диапазона,
потом определяют искомую температуру по формуле
.
где е - основание натуральных логарифмов,
п - степень полинома5 AJ - коэффициент, определяемый
по способу Чебышева R - сопротивление обобщенного
термометра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Ut.f
/ Уг/л-у
