Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров
Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и м.б. использовано при проверке встроенных в объект термоэлектрических термометров (ТТ).Цель изобретения - повышение точности определения погр1ешностей ТТ. Устройстйо, реализующее способ, содержит источник 1 постоянного тока, нагреватель 2, образцовый резистор 3, усилитель 4, коммутирующее устройство 5, термоэлектрический преобразователь 6, рабочий спай 7, измерительный прибор 8, амперметр 9 и миллиамперметр 10. Погрешность проверяемого ТТ определяется абсолютным значением тока, протекающего через нагреватель 2,.а не малой разностью двух больших токов , которая имеет неопределенность из-за погрешности измерения тока -в промьшшенных условиях. 1 ил. ( с со Oi го со о: 1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
ÄÄSUÄÄ 1362964 (5и 4 G 01 K 15/00
Щ(((!
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4093483/24-10 (22) 25.07,86 (46) 30. 1 2.87. Бюл. N - 48 (7 1) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Г.В,Юрчик, Ю.А.Скрипник и Э.С,Браилов (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1173206, кл. G 01 К 15/00, 1983.
Авторское свидетельство СССР
У 1191757, кл. G 01 К 15/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и м.б. использовано при проверке встроенных в объект термоэлектри-ческих термометров (ТТ).Цель изобретения — повышение точности определения погрешностей ТТ. устройство, реализующее способ, содержит источник 1 постоянного тока, нагреватель
2, образцовый резистор 3, усилитель
4, коммутирующее устройство 5, термоэлектрический преобразователь 6, рабочий спай 7, измерительный прибор
8, амперметр 9 и миллиамперметр 10.
Погрешность проверяемого ТТ определяется абсолютным значением тока, протекающего через нагреватель 2, а не малой разностью двух больших токов, которая имеет неопределенность из-за погрешности измерения тока -в промьппленных условиях. 1 ил.
13629
Изобретение относится к измерению температуры электрическими методами и может быть использовано при проверке встроеннык в объект тремоэлек5 трических термометров.
Целью изобретения является повышение точности определения погрешностей термоэлектрических термометров, 10
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ.
Устройство содержит регулируемый источник 1 постоянного тока, дополнительный нагреватель 2, образцовый резистор 3, операционный усилитель 4, коммутирующее устройство 5, двойной термоэлектрический преобразователь с четырьмя термоэлектродами 6 и одним рабочим спаем 7, вторичный измерительный прибор 8, цифровые амперметр
9 и миллиамперметр 10 соответственно в цепи нагревателя 2 и в токовой 26 цепи термоэлектрического преобразователя.
Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров осу- З0 ществляют следующим образом.
Через нагреватель 2 пропускают постоянный ток, нагревая этим рабочий спай 7 термопреобразователя, в зоне которого размещен нагреватель.
Источником 1 тока устанавливают ток нагревателя 2 такой величины, чтобы показание вторичного прибора 8 соответствовало первой проверяемой отметке с температурой Т,. При этом с по- 40 мощью прибора 9 фиксируют точное значение тока нагрева I Температура ! ( рабочего спая Т при нагреве пропорциональна электрической мощности, рассеиваемой в нагревателе 45
Т = К вЂ” коэффициент теплоотдачи между нагревателем и рабочим спаем термопреобразователя. С учетом непостоянства теплоотдачи через ОКружающую рабочий спай среду и наличия некоторого теплового фона, создаваемого токами утечки, выражение (1) для температуры рабочего спая можно представить в виде 64 2 Т"= I (К (1+E) +yg R, (2) где К, — расчетный коэффициент теплопередачи; 4К вЂ” — и — соответственно отноК сительное и абсолютное изменение коэффициента теплонередачи из-за некотролируемых изменений условий теплоотдачи и теплового фона. С учетом погрешностей термоэлектрического преобразователя и погрешностей звеньев электрического тракта преобразования (линии связи,коммутационных устройств, вторичного прибора) показание термометра на поверяемой отметке шкалы Т„ связано с током нагрева соотношением т =1?У(К (1+ E) + (3) 1 j R,$ ()! )9 где d — абсолютная аддитивная погрешность термометра на поверяемой отметке, обусловленная смещением преобразовательной характеристики, например от непостоянства температуры свободных концов термоэлектродов; — относительная мультиплика1 тивная погрешность термометра на поверяемой отметке, обусловленной изменением наклона преобразовательной характеристики, например от непостоянства чувствительности термоэлектрического пре обр аз ов ателя . Не зная точного значения температуры Т" рабочего спая термоэлектрического преобразователя при установленном токе I,, нельзя из-за неконтролируемых изменений Е,и по ус- .: тановленному показанию Т термомет1 ра определить его погрешность дT = = Т вЂ” Т на поверяемой отметке 1 шкалы. Для определения указанной погрешности коммутирующим устройством 5 замыкают токовую цепь термоэлектрического преобразователя 6 и охлаждают рабочий спай 7 термопреобразова теля на значение температуры, превышающее в 3-5 раз порог чувствительности термометра, и пропуская через 1362964 T I, = 7 + J R + d 4 l (1 + 7,) (7) 25 (5) - jf 1, t d, ) (1 + у,), з=Е « L2 L3 2 (8) 3 1"-32 =Т =У. T„={I,(К (1+Е) + т,1 33 где I 1К, (1+ E ) + 55 3 У 2 93 з Тг = II2 (Ко(1+Е) + (9) I — установившееся значе1 ние тока нагревателя; рабочий спай постоянный ток соответствующей полярности, величина которого пропорциональна падению напряжения на образцовом резисторе 3 от источника 1 тока в цепи нагревателя. Вследствие эффекта Пельтье в спае поглощается определенное количество тепла и температура спая понижается на величину где П вЂ” коэффициент Пельтье; С вЂ” эквивалентная теплоемкость, 15 учитывающая тепловое взаимодействие спая с окружением и свободными концами термоэлектродов; у — коэффициент пропорционально- 20 сти между токами нагревателя и токовой цепью преобразователя; 7! — коэффициент пропорциональности. В результате понижения температуры спая показание термометра уменьшится до значения Тг, регистрируемого прибором 8 30 Т, =/I (К(1+Е )3+ )Кгде Е и и — изменения коэффициг .ентов теплопередачи, соответствующие новому значению температуры рабочего 40 спая; d и м — погрешности преоб1 - 2 разования термометра для отметки 7 ° Затем источником 1 тока увеличивают ток через нагреватель 2 и повышают температуру чувствительного элемента преобразователя на значение, превышающее порог чувствительности термометра также в 3-5 раз, фиксируя ус- 50 тановившееся при этом показание температуры термометра ТЭ и — изменения коэффициенЭ з та теплопередачи, соответствующие возросшей температуре рабочего спая; и — погрешности преобра Э зования термометра для отметки Т Далее с помощью коммутирующего устройства 5 размыкают токовую цепь преобразователя 6. В результате прекращения охлаждения рабочего спая 7, показание термометра возрастает.Фиксируют показание температуры Т4 прибора 8 где f и — изменения коэффициен4 4 та теплопередачи изза возрастания температуры рабочего спая; d4 и r — погрешности преобразования термометра для отметки Т4 ° Так как значение тока охлаждения спая p I „ и изменение тока нагрева dI выбирают такими что изме2 1 У некие температуры в окрестностях поверяемой отметка шкалы термометра не превышали бы в 3-5 раз его порог чувствительности, то можно считать, что некотролируемые изменения коэффициента теплопередачи и. погрешности преобразования остаются практически постоянными Тогда с учетом (8)- показания термометра в окрестностях поверяемой отметки шкалы Т, можно представить в виде +1 j "4 + cP3 (1 + У); (1P) 1362964 (12) 10 К = K (1 + ) + = (T s-T g) Tl (l2 I q) 20 Формула изобретения Т - Т1 т, = Т, (К.(1 ++8 ) + +77 R Т, + (1+y); («) Т4 = I д, CKÎ(1+ E) + + 7 R + dI . (1 +y) . Решая систему уравнений (9)-(12) относительно коэффициента теплопередачи К, находится его действительное значение с учетом неконтролируемых изменений с и Г(Т Т ) (Т Т2)3(It ? )К (T -Т ) — (T,-T ) (I -I ) R (13) Иэ выражений (2) и (1-3) определяется действительное значение темпера1 туры рабочего спая 1 ц Т -Т1 Is Т. (14) (т т) (т т) I +т, Так как токи нагрева I и I мало отличаются друг от друга, то выражение (14) можно упростить и Т - Т )/Т1 () (т -тз) . — (т -т ) 2 Разность между показаниями термометра Т и действительным значением 1 II температуры рабочего спая Т дает значение погрешности на поверяемой отметке шкалы, которое определяется по формуле т - т, ит, (Т -Т ) — (Т,-Т ) 2 Таким образом, измерив с высокой точностью ток нагрева I,, соответствующий поверяемой отметке шкалы термометра и фиксируя Т, Т и Т по его шкале, можно определйть погрешность термометра с встроенным в объект термоэлектрическим преобразователем. Нагревая рабочий спай термопреобразователя до температуры, соответ25 55 ствующей следующей точки поверки и выполняя операции предлагаемого способа, можно определить погрешность термометра во всех заданных точках диапазона измеряемых температур. Повышение точности определения погрешности термометров с встроенными в контролируемый объект термоэлектрическими преобразователями достигнуто за счет того, что погрешность поверяемого термометра определяется абсолютным значением тока, протекающим через нагреватель, а не малой разностью двух больших токов, которая может иметь существенную неопределенность из-за погрешности из,мерения тока в промышленных условиях. Способ определения погрешностей термоэлектрических термометров, заключающийся в том, что показания термометра на поверяемой отметке его шкалы сравнивают с действительным значением температуры, при этом температуру, соответствующую поверяемой отметке шкалы, задают, пропуская электрический ток через дополнительный нагреватель, который размещают в зоне рабочего спая термоэлектрического преобразователя, затем, пропуская через рабочий спай постоянный ток, охлаждают его, после чего увеличивают ток нагревателя, повышая температуру рабочего спая, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, после установления показания термометра, соответствующего поверяемой точке с температурой Т,, охлаждение рабочего спая термоэлектрического преобразователя производят до достижения температуры Т, меньшей первоначальной на 3-5 порогов чувствительности термометра, при этом величину тока охлаждения выбирают пропорциональной току нагревателя, затем увеличивают ток нагревателя и ток охлаждения рабочего спая, поддерживая их пропорциональность, и нагревают тем самым рабочий спай термоэлектрического преобразователя до температуры Т, превышающей предыдущее значение температуры спая также на 3-5 порогов чувствительности термометра, после чего прекращают пропускание постоянного тока через рабочий спай и регистрируют устано1362964 вившееся показание термометра Т а искомую погрешность 8Т определяют по формуле П вЂ” коэффициент Пельтье для рабочего спая термоэлектрического преобразователя; С вЂ” эквивалентная теплоемкость рабочего спая; р — коэффициент пропорциональности между током нагревателя и постоянным током охлаждения рабочего спая. Т вЂ” Т1 П Iq 5 (Т, -Тз) (Tg Т 2) 2С 3T=Т, где I — ток нагревателя, создаю1 щий заданную. температуру Т„; Составитель В.Голубев Техред;Л.Сердюкова Корректор С.Черни Редактор Ю.Середа Заказ 6390/28 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4»
