Способ изготовления термометров сопротивления
Изобретение относится к приборостроению и позволяет контролировать заполнение оболочки термометров сопротивления порошкообразной засыпкой по ее тепловому сопротивлению непосредственно в процессе ее уплотнения. Для этого терморезистивный чувствительный элемент изготавливаемого термометра нагревают, пропуская через него импульсы тока фиксированной амплитуды, измеряют падение напряжения на терморезистивном элементе в момент окончания каждого импульса тока , а процесс уплотнения засьттси продолжают до тех пор, пока падение напряжения на терморезистивном элементе не достигнет заданного эталонного значения. Оптимальную длительность импульсов определяют расчетным путем по приведенной формуле. (Л
COOS СОВЕТСНИХ
СОЦ ЕЛИСТИЧЕСНИХ екиъьлин
0% О!) 48220 А1 щ4 601 K716
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К AST0PGHOMV СВЩфБТЕЛЬСТВУ
Г
ИТГ,;
3»
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
re ИЗОЫЧГтЕНИЯМ И СЛНЕЫТИЯМ
1 1ЕИ ГКНТ СССР (21) 4108619/24-10 (22) 10.06.86 (46) 30.12.88. Бюл. У 48 (71) Ленинградский кораблестроительный институт и Луцкий приборостроительный завод им. 60-летия СССР (72) Г.П.Корешев, F..Â.Сударев и Л.И.Костюк (53) 536.531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
И 991189, кл. Г 01 К 7/16,17.10.80.
Заявка Японии Ф 56""41047, кл. G 01 К 7/18, 25.09.81. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОМЕТРОВ
СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет контролировать заполнение оболочки термометров сопротивления порошкообразной засыпкой по ее тепловому сопротивлению непосредственно в процессе ее уплотнения.
Для этого терморезистивный чувствительный элемент изготавливаемого тер" мометра нагревают, пропуская через него импульсы тока фиксированной амплитуды, измеряют падение напряжения на терморезистивном элементе в момент окончания каждого импульса тока, а процесс уплотнения засыпали продолжают до тех пор, пока падение напряжения на терморезистивном элементе не достигнет заданного эталонного значения. Оптимальную длительность импульсов определяют расчетным путем по приведенной формуле.
1448220
20
ЗО
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении термометров сопротивления (ТС), имеющих мелкодисперсную порошкообразную засыпку между терморезистивным чувствительным элементом (ТЧЭ) и оболочкой.
Цель изобретения — повышение качества из готавливаемых термометров за счет контроля теплового сопротивления засыпки непосредственно в процессе ее уплотнения.
Способ осуществляется следующим образом.
ТЧЭ изготавливаемого ТС помещают в оболочку и припаивают к нему токопроводящие выводы. Полученную конструкцию помещают в соответствующее гнездо вибростенда, предназначенного для уплотнения порошка, и оболочку заполняют порошкообразной засыпкой.
Включают вибростенд и от генератора импульсов через ТЧЭ периодически пропускают тестовые импульсы тока определенных амплитуды и длительности.
В момент окончания каждого тесто" вого импульса измеряют, например импульсным вольтметром, падение напряжения на ТЧЭ и сравнивают его с эталонным падением напряжения. Если тестовое падение напряжения на ТЧЭ иэготавливаемого ТС окажется больше эталонного, то выносят заключение о недостаточной плотности засыпки и необходимости дальнейшего ее уплотнения. Если тестовое падение напряжения окажется равным эталонному, то делают вывод о соответствии плотности засыпки норме и возможности прекращения процесса ее уплотнения..
Процесс уплотнения порошкообразной засыпки длится несколько десятков секунд, в то время как процесс тестового контроля весьма короток — не 45 более сотых долей секунды. Это позволяет за время уплотнения засыпки неоднократно проводить тестовый контроль изготавливаемого ТС.
Амплитуда тестового тока выбирается из следующих соотражений.
Минимальное значение опрецеляется требуемой точностью измерения тестового падения напряжения (последнему соответствует тестовое повышение температуры ТЧЭ не менее, чем на 10 К).
Максимальное. значение ограничивается двумя факторами — предельно допустимым значением температуры ТЧЗ и принципиальной необходимостью обеспечения полного рассеяния теплоты в промежутке между двумя последовательными тестовыми импульсами тока.
Длительность тестовых импульсов тока расчитывается, исходя из следующих условий: ТЧЭ выполнен в виде проволоки малого сечения и. окружен массивом порошкообраэной засыпки; до пропускания очередного тестового.импульса тока температуры ТЧЭ и окружающего его массива засыпки одинаковы
О и равны t>, вследствие чего обе контактирующие поверхности являются изотермическими по всей их длине, при пропускании тестового импульса тока через ТЧЭ все точки его объема практически мгновенно приобретают . одинаковое приращение температуры.
При условии, что контактирующие поверхности двух тел с разными температурами являются изотермическими, справедливо следующее соотношение tÐ R4 р н где ht — реальный тестовый перегрев
ТЧЭ относительно температуры „под действием тестового импульса тока, К; — тепловое (термическое) сопротивление массива засыпки в зоне ее контакта с проволочным ТЧЭ, К/Вт;
P — тепловая мощность переда ваемая от нагретого тестовым импульсом ТЧЭ к окружающему его массиву засыпки, ВТ9
ht — перегрев поверхностного я соприкасающегося с ТЧЭ слоя засыпки относительно температуры t обусловленный утечкой теплоты от нагретого тестовым импульсом
Y×Ý, К.
Если бы тестовый нагрев ТЧЭ был адиабатическим, т.е. выделившаяся в нем теплота не передавалась окружающему его массиву засыпки, то при прямоугольной форме тестового импульса тока в проволоке ТЧЭ выделилзсь бы теплота
4 |- 1 (Й) ц 6t 9 (2) где i — значение тока тестового импульса, А;
С вЂ” средняя массовая теплоемкость материала проволоки, Дж/(кг К); ш — масса проволоки, кг;
1448220
Яа М Оа д 1К
= --«у и - - -1= — — — 1 = — — (6)
Яр, гр Qv . ьер К о о где К=И /bt — относительный тестовый перегрев проволо- 50 ки ТЧЭ, показывающий, какую часть адиабатического тестового перегрева составляет реальный тестовый пе- 55 регрев проволоки ТЧЭ.
Оптимальное значение коэффициента
К выбирается экспериментально иэ неравенства О» К(1 в зависимости от
О;
R(tz) — электрическое активное сопротивление проволоки при ее адиабатическом нагреве тестовым импульсом тока от темпео
5 ратуры t„go температуры с = „+ г.„, 0M; о теоретический адиабатический тестовый перегрев проволоки (при R+ = ), К;
10 г „- длительность импульса тока,с, Однако в реальных условиях R вследствие чего сразу же с процессом выделения теплоты в объеме проволоки
ТЧЭ начинается процесс передачи теп- 15 лоты от проволоки к массиву засыпки.
Поэтому на нагрев проволоки будет использовано меньшее количество теплоты Qp о (3) 20 где g t — реальный тестовый перегрев проволоки, К.
Теплота, уходящая от проволоки к массиву засыпки, равна AQ=Qp-Qð. Тепловая мощность, рассеиваемая в массив 25 за время действия тестового импульса тока, равна- P=6Q/с ц.
С учетом приведенных соотношений выражение (1) принимает следуюший вид
Qp p-Qp о о р 30
Cm ь С вЂ” -- R =At < At =с — (4) где o(— относительный тестовый перегрев массива засыпки, оптимальное значение которого выбирается экспериментально 35 для каждого состава засыпки и удовлетворяет неравенству
0(о(1, Из выражения (4) можно получить расчетное соотношение для длительнос- 40 ,ти тестового импульса тока. котооое имеет следующий вид .
CmR) — — (- — 1), 1 Оа
1- Иэ выражений (2) и (3) следует точности имеющихся средств измерений напряжения, Как следует из определения коэффициентов о(и К, их значения взаимосвязаны (адиабатическому режиму тестового нагрева проволоки ТЧЭ соответствует о(=0 и К=1, при о(- 1 К вЂ” О). Для повышения точности контроля целесообразно стремиться получить возможно большие значения величины At> Соответственно, значение коэффициента К следует выбирать ближе к единице (К 0,6-0,8), а значение коэффициента c(— ближе к нулю (C а 0,10,2). С учетом (6) выражение (5) для длительности тестового импульса тока приобретает следующий вид 1 1-К -CmR u t 1 — g(К (/) Для ТС современной конструкции оптимальная длительность тестового импульса находится в пределах от 0,006 до 0,012 с. При заданной длительности тестового импульса д и заданных значениях величин С, т и о( реальный тестовый перегрев ТЧЭ функционально связан с величиной теплового сопротивления Кь, При увеличении теплового сопротивления возрастает значение коэффициента К, т.е. реальный тестовый перегрев д t< что приводит к зависящему от него чвелич .— нию тестового приращения сопротивления ТЧЭ AR. Иначе говоря, температура тестового перегрева ТЧЭ и тестовое приращение его электрического сопротивления gR зависят от состава засыпки, теплофизических свойств ее компонентов, их дисперсности, формы зерен компонентов засыпки и объемной плотности засыпки, т.е. от всех факторов, определяющих величину теплового сопротивления Ry которое определеяет качество изготавливаемых термометров. Тестовое падение напряжения на изготовляемом ТС пропорционально его электрическому сопротивлению. Поэтому по величине тестового падения напряжения можно судить о качестве засыпки изготавливаемого ТС. Эталонное значение тестового падения напряжения на ТЧЭ определяется заранее в результате пропускания тестового импульса тока той же амплитуды и той же длительности, что и через изготавливаемый ТС, через эталонный ТС, отвечающий всем требованиям нор1448220 морезистивном элементе не достигнет заданного эталонного значения, причем оптимальную длительность Вц импульсов тока предварительно определяют иэ соотнощения где щи С Формула изобретения К - коэффициент, определяющий перегрев терморезистивного элемента отноеительно начальной температуры и выбираемый опытным путем в пределах 0,6 — 0,8, % Составитель В.Голубев Редактор И.Касарда Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар Заказ 6838/47 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, .г. Ужгород, ул. Проектная, мативно-технической документации.При этом температура эталонного ТС должна быть равна той температуре, при которой осуществляется уплотнение засып ки изготавливаемого ТС. Эталонный ТС 5 должен иметь ту же конструкцию, что и изготавливаемый ТС, и тот же состав засыпки. Способ изготовления .термометров сопротивления, заключающийся в размещении в оболочке термареэистивного 15 чувствительного:элемента и цринайке к нему токопроводящих выводов, заполнении оболочки пороюкообраэной засыпкой и ее уплотнении, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыще- 20 ния качества изготавливаемых термометров за счет контроля TBBJlDBQFo сопротивления засыпки непосредственно в процессе ее уплотнения, термореэистивный чувствительный элемент нагревают, пропуская через него импульсы тока фиксированной амплитуды, измеряют падение напряжения на терморезистивном элементе в момент окончания каждого импульса тока, а процесс 30 уплотнения засыпки продолжают до тех пор, пока падение напряжения на тер1-К R ° (1-4) К соответственно масса и средняя массовая теплоемкость материала .терморезистивного элемента; заданное значение теплового сопротивления массива засыпки в зоне ее контакта с поверхностью терморезистивного элемента; коэффициент, определяющий перегрев массива засыпки относительно перегрева терморезистивного элемен-. та и выбираемый опытным путем для каждого состава засыпки в пределах О, 10,2;
