Компенсационный провод для термопар

 

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРОЮД ДЛЯ ТЕРМОПАР, содержащий положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, п{жчем один элемент композиции выполнен из меди, отличающийся тем,что , с целью повьпиения точности измерении, температуры термопарой иридий/иридий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

300 G 01 К 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3> госудАРстаенный комитет ссср

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3532345/18-10 J (22) 17.11 82 (46) 23.01.84. Бюл. й- 3 (72) В. А. Холмянский (71) Государственный научно-исследовательсI кий, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (53) 536.53 (088.8) (56) 1. Рогельберг И. Л. Исследование сплавов для термопар П. М. "Металлургия", 1967, вып. 25, с..85 — 93.

2.. Авторское свидетельство СССР М 645039, кл. G 01 К 7/02, 08.08.77 (прототип). (54) (57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРОВОД ДЛЯ

ТЕРМОПАР, содержащий положительньй электрод с элементом иэ меди и отрицательный электрод в виде композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, причем один элемент композиции выполнен измедн,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения. температуры термопарой ириднй/иридий (60 мас.%) родий (40 мас 9o) при нагреве ее холодных концов до 500 С, в положительный электрод введен элемент из хромеля с образованием электрического контакта по всей длине с элементом из меди при соотношении площадей поперечного сечения двух элементов 1:(8 — 10), а в отрицательный электрод.введен элемент иэ нихрома марки Х20Н80 нри соотношении плошадей . поперечного сечения элементов из меди и ннхрома марки Х20Н80 (8 — 10):1.

1068736

Изобретение относится к измереншо тем- ператур, в частности к термоэлектрической термометрии, и может быть использовано для создания высокотемпературного компенсационного провода к известной термопаре . иридий/сплав иридия (60 мас.%) с родием (40 мас.%), предел измерения которой более 2000 С.

Известны компенсационные провода к термопарам HP 30/6 и ПП вЂ” 1 к термопарам из сплавов вольфрам — рений (ВР 5/20 и BP 10/20) в виде скрутки соединенных параллельно проволок из разлипцлх сплавов (1).

Однако термоэлектроды этих термопар имеют термоэлектрические характеристики, как позлектродно, так и в ларе существенно отличающиеся от температурной зависимости тсрмо — ЭДС термоэлсктродов и термопары иридий/иридий (60 мас,%) — роняй (40 час.%), и нс могут служить в качестве компенсишонного провода к указанной термопаре.

1<омпенсационпого провода к термопаре прпдий/придий — роций (40% Rh) не существует, 25

Известен также компенсационный провод для термопары Pt (70) — Rh (30) Pt (94)—

Rh (6), в котором положительный электрод выполнен .з меди, а отрицательный электрод выполнен в виде композиции

30 трех элементов, имеющих электрический контакт по всей длине и изготовленных соответственно из меди, алюминия и железа при соотношении площадей поперечного сечения этих элементов 1: (1,8 — 2,2): (1,8 — 2,2) Г21.;

Однако этот компенсационный провод не может быть использован для компенсации термо — ЭДС свободных концов термопары иридий/иридий (60 мас.%) — родий (40 MBG. %),: так как его термоэлектрическая характеристика существенно отличается от температурной зависимости термо — ЭДС термопары придий/иридий (60 мас. o) — родий (40 мас.%) .

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры термопарой иридий/ ирпдий (60 мас.%) — родий (40 мас.%) при 45 нагреве ее холодных концов до 500 С.

Для достижения поставленной цели в компенсационном проводе для термопар, содержащем положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде 50 композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, причем один элемент композиции выполнен из меди, в положительный электрод введен элемент из хромеля с образованием электрического кон- 55 такта по всей длине с элементом из меди при соотношении площадей поперечного сечения двух элементов 1:(8 — 10), а в отрицательный электрод введен элемент из нихрома марки Х20Н80 при соотношении пло щадей поперечного сечения элементов из меди и нихрома марки Х20НЗО (8 — 10): l.

Выбор пределов соотношения площадей поперечного сечения обусловлен тем, что как электроды основной термопары — (иридий и иридий (60 мас.%) — родий (40 мас.%), так и компенсационного провода (хромель, нихром) имеют разброс, термоэлектрических характеристик (для хромеля ГОСТ 1790 — 77 наличие четырех классов градуировки). Вследствие этого максимальная точность компенсации. термо — ЭДС свободных концов термопары, т.е. совпадение термо — ЭДС компенсационного провода и основной термопары может быть достигнута за счет корректировки термо — ЭДС компенсационного провода небольшим изменением соотношений площадей поперечного сечения элементов композиции в указанных выше пределах. Выбранные пределы соотношения площадей элементов соответствуют вероятности 95% компенсации колебаний индивидуальных градуировок.

Предлагаемый компенсационный провод осуществляет суммарную компенсашпо термоЭДС свободных концов термопары иридий/ иридий (60 мас.%) — родий (40 мас.%) в интервале 0 — 500 Ñ с точностью + 0,06 мВ (+3 С).

В таблице приведены значения термо — ЭДС относительно платины положительного композиционного термоэлектрода (Е+), выполненного из скручеиньж в жгут проволок из сплава хромель (девять проволок ф 0,3 мм) и чистой меди(одна проволока р 0,3 мм) и отрицательного композиционного термоэлектрода (Е-), выполненного из скрученных про- волок чистой меди (9 проводок ф 0,3 мм) и сплава нихром марки Х20Н80 (1 проволока 4 0,3 мм). Далее указана суммарная термо — ЭДС пары композиционных термоэлектродов (Е ), а также термо — ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) — родий (40 мас.%) (Еи) .

В последней строке таблицы приводится систематическая погрешность суммарной ком пенсации термо — ЭДС (. ), представляющая разность термо — ЭДС компенсационного провода, выполненного .согласно изобретению, и термо — ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) — родий (40 мас.%), Изменение соотношения и ощадей поперечного сечения элементов в заданных пределах должно компенсировать с вероятностью

0,95 случайные колебания характеристик элементов композиции, влияющих на величину эквивалентной термо — ЭДС компо68736

3 l0 эиции (Еэ), а именно величины термо — ЭДС 1 и удельного электросопротивления составляющих элементов и колебания диаметра про.волок в пределах допуска по толщине.

Таким образом, допустимые пределы соотношения поперечных сечений элементов определяются непосредственно из расчета случайного колебания термо — ЭДС композиции.

Реальное уточнение соотношения поперечных сечений проводят следующим образом.

Изготавливают пробный образец композиции, измеряют .ее термо — ЭДС определяют нужное изменение соотношений (в пределах допуска) и изготавливают композицию с измененным соотношением и заданной термо — ЭДС.

Характеристика случайных колебаний эквивалентной термо — ЭДС композиции Еэ (среднеквадратичное отклонение E e определяется как функция нескольких переменных, изменяющихся независимо друг от друга (Е1 и,„). Известно, что абсолют ная дисперсия суммы равна сумме абсолют. ных дисперсий слагаемых, а относительная ! дисперсия произведения (частного) равна

|сумме относительных дисперсий сомножителей (делимого и делителя).

На основании этого правила, а также известного полуколичественного выражения эквивалентной термо-ЭДС композиции

X L 3 é (,) э KV получаем выражение дисперсии эквивалентной термо — ЭДС у(g.„„ рд. - .

Я tan„y„y р„;р при этом Ф = 6. У >@ р ())

8 5 < 5 - =z У уД. И

Используя известные значения дисперсии . ф и ф .„можно рассчитать дисперсию

Е, которая н служит критерием для последующего расчета допустимых пределов колебания соотношения плошадей поперечного сечения. Значения, дисперсии Е„ и у„. могут быть получены из справочной литературы и экспериментал"ко.

Композиш1онные электроды могут быть вьптолнены в виде скрутки из двух параллельно соединенных элементов разной толщины или скрутки разного числа проволок каждого элемента, имеющих примерно равную толщину, или каким-либо другим способом, обеспечивающим постоянство соотношения площадей поперечного сечения элементов и наличие электрического контакта между элементами по всей длине композиции, где имеется температурный градиент . в процессе эксплуатации.

Технико-экономический эффект от внедрения разработанного изобретения заключается в повышении -точности измерения температуры при использовании термопары из иридиевых сплавов в комплекте с предлагаемым высокотемпературным компенсационным проводом по сравнению с известной термопарой без компенсационного провода.

При нагреве холодных концов термопары о до 100 С погрешность измерения температуо ры составляет более 50 С, тогда как использование компенсационных проводов устраняет. эту погрешность. Кроме того, компенсационный провод облегчает монтаж термо- электрического контура, так как долг обладает существенно большей пластичностью по сравнению с недопускающей перегибов проволокой из иридиевых сплавов, Предлагаемый провод выполнен из трех известных широко-распространенных материалов: промышленных сплавов хромель и нихром и чистой меди, следовательно, не требует выплавки специальных сплавов и может быть изготовлен йотребителем без специального сложного оборудования.

1068736

Термо — ЭДС композиции

ХО, 3 мм

1,22 2,86 4,79 7,05 9,36

0,78 1,86 3,17 4,73 6,47

Суммарная термо — ЭДС компенсационного провода (Ex) 0,44 1,00 1,62 2,32 2,89

0,42 1,04 1,64 2,26 2,84

+О 02 -0,04 -0,02 . Ю,06 Ю 05

П р и м е ч а н и е. Измерение термо — ЭДС проводили относительно платинового электрода сравнения. Свободные

pOC

Составитель Л. Балянина

Техред, М.Гергель

Редактор О. Бугир

Заказ 11450/35 Тираж 82%

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Х 9/Си 0,3 мм xl (положительный электрод компенсационного провода) (E+) относительно платины

Термо-ЭДС композиции Си

0,3 мм ХХ9/нихром 0,3 мм

Xl (отрицательный электрод компенсационного провода) (Е ) относительно платины.ТермоЭДС термопары иридий/иридий (60 мас%)— родий (40 мас,%) Ен

Систематическая погрешность компенсационного провода

Ь Ex — Еи

Корректор А. Тяско

Подписное