Способ определения температуры поверхности твердого тела

 

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерения температуры поверхности твердых тел в условиях воздействия теплового излучения. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры поверхности в условиях воздействия на нее теплового излучения путем учета влияния разных поглощательных способностей термопреобразователя и поверхности. При воздействии на поверхность потоком излучения изменяют коэффициент поглощения одного из двух одинаковых термопреобразователей. Для этого калибруют термопреобразователи в условиях, идентичных эксплуатационным, при известном потоке излучения и температуре поверхности, для чего снимают показания одного из двух одинаковых термопреобразователей, определяют знак отклонения от заданного значения температуры, изменяют коэффициент поглощения другого термопреобразователя. Для положительного отклонения наносят отражающего покрытие, а при отрицательном - поглощающее и снимают показание этого термопреобразователя. По результатам калибровки определяют поправочный коэффициент. Проводят натурные измерения с помощью обоих термопреобразователей и, используя поправочный коэффициент, учитывающий различие поглощательных способностей термопреобразователей и поверхности, определяют истинную температуру исследуемой поверхности по зависимости. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„14832 9 А1 (511 4 G О1 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKÎMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ вия на нее теплового излучения путем учета влияния разных -поглощательных способностей термопреобраэователей и поверхности.

На чертеже представлена схема реализации способа.

При воздействии потока излучения плотности с1 А на исследуемую поверхность, на которой установлены

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 4171562/31 — 10 (22) 29.12.86 (46) 30.05.89. Бюл, 1! - 20 (72) Н.А.Ярыщев, H.Н. Заровная, Л. Б. Зисман, А, А. Соколов а, И.F..Ñïåêòîð и Н,H,Ñóõàíîýà (53) 536.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство

СССР У 368501, кл. G Al К 7/02, 1973.

Ярыпев Н.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. Л.: Энергия, 1967, с.244-246. (54) СПОСОБ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерения температуры поверхности твердых тел в условиях воздействия теплового излучения.

Целью изобретения является повьппеиие точности измерения темгературы поверхности в условиях воздействия на нее теплового излучения путем учета влияния разных поглощательных способностей термопреобраэователя и поверхности. При воздействии на

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерения температуры поверхности твердых тел в условиях воздействия на их поверхность теплового излучения.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры поверхности в условиях воэдейст-

2 поверхность потоком излучения изме- няют коэффициент поглощения одного нз двух одинаковых термопреобраэователей. Для этого калибруют териопреобразователи в условиях, идентичных эксплуатационным, и ри известном поток е и злуч ения и температуре поверхности, для чего снимают показания одного из двух одинаковых термопреобразователей, определяют знак отклонения от заданного значения температуры, изменяют коэффициент поглощения другого термопреобраэователя. Для положительного отклонения наносят отражающее покрытие, а при отрицательном — поглощающее и снимают показание этого термопреобразователя, По результатам калибровки определяют поправочный коэфАициент. Проводят натурные измерения с помощью обоих термопреобразователей и, используя поправочный коэффициент, учитывающий различие поглощательных способностей термопреобраэователей и поверхности, определяют истинную температуру исследуемой поверхности по зависимости. 1 ил.

1483289

Cll1 A q 004; т Ат 90ад °

3

q = -----(U — Uт), Б термопреобразователи, плотность потоков, поглощенных свободной поверхностью тела q è поверхностью в зоне

1 к Онтак та с термопреобра зов ателем q определяется выражениями:

При этом, должны выполняться следующие условия измерений: температура источника теплового излучения значительно выпе температуры поверхности объекта; 15 спектр излучения стабилен,,коэффициенты поглощения в диапазоне исследуемых температур поверхности объекта не зависят от температуры.

Отличие коэффициентов поглощения поверхности А и термопреобразователя

Ат приводит к появлению в области контакта результирующего потока q равного разности плотностей потоков, входящих в тело до и после установки 25 термопреобразователя. Под действием этого потока в теле возникает локальное искажение температуры. Учитывая, что при использовании термопреобразователей искаженная температура поверхности тела на участке контакта с термопреобразователем (например, для пленочных термопреобразователейввиду их малой толщины и термического сопротивления) соответствует из35 меренной термопреобразователем температуре, то зависимость между результирующим потоком и искажением температуры на площадке контакта имеет следующий вид:

40 где Я вЂ” коэффициент пропорциональнОсти зависящий тОлькО От 45 теплопроводности тела Я и размера площадки (радиуса R);

S — - поверхность контакта;

U — истинная температура поверх50 ности

U — температура, измеренная термопреобраз ователем.

При установке на поверхность двух одинаковых термопреобраэователей, имеющих различные коэффициенты погло55 щения, разности температуры поверхности на площадке контакта до и после установки термопреобразователей определяются Н3 следующих соотношений:

U — Зт = (А-A T ) — — Япа1 °

После преобразования соотношение для определения истинной температуры поверхности по показаниям двух термопреобра зов ат елей имеет вид

u=u, (>.— — () )), 1 Urq т К-1 Цт где К вЂ” поправочный коэффициент, Ue 1JT4 равный К = — — — — — —

П вЂ” П

U0 — заданная температура поверхности при калибровке;

1-1т1

U — температуры, измеренные перт вым и вторым термопреобраз ов ат елями, Способ осуществляют следующим образом.

При калибровке на поверхности 1 на расстоянии друг от друга не менее пяти диаметров термопреобразователя устанавливают одинаковые термопреОбразователи 2, 3 (например, пленочные термометры сопротивления с эффективным диаметром чувствительного элемента 5,6 10 м и толщиной 0,2 х х 10 э м) и подключают к прибору 4, Кроме того, термопару 5 подключают к прибору 6. Включают источник 7 излучения (может быть использована га- логенная лампа типа КГ-110-1000), ньмитирующий условия эксплуатации.

@иксируется наступление стационарного теплового режима и с помощью термопары 5 измеряется действительная температура поверхности U0. Снимают показания термопреобразователя 2 и сравнивают соответствующее ему значение температуры Uy< со значением температуры П,. Если разность (П», Uo) больше нуля, то у термопреобразователя коэффициент поглощения больше, чем у поверхности. Тогда на термопреобразователь 3 наносят отражающее покрытие, в частности наклеивают полированную фольгу, Если разность (Uy< — 1У„) меньше нуля, то на термО преобразователь 3 наносят поглощающее покрытие, например наклеивают

5 )48 черненую фольгу. После нанесения пок— рытия с термопреобразователя 3 снимают показания, Проведение калибровки возможно и без достижения стационарного состояния температуры иссле.дуемой поверхности. Для этого показания с термопреобразователя 2 и термопары 5 снимают одновременно. 8 условиях эксплуатации термопреобразователи 2 и 3 с нанесенным покрытием устанавливают на поверхность исследуемого тела. Регистрируют показания .обоих термопреобразователей. По их показаниям и с учетом калибровки вычисляют истинную температуру исследуемой поверхности.

Способ определения температуры поверхности твердых тел с использованием двух термопреобразователей позволяет исключить влияние на показания одиночного термопреобразователя — площадь поверхности контакта термопреобразователя, материал объекта, плотность поглощенного теплового потока. Коэффициенты поглощения термопреобразователей и поверхности,величина контактного термического сопротивления между термопреобразоватеО лями и поверхностью учитываются в калибровочном опыте. Оценка эффективности способа, проведенная по расчету систематической погрешности измерения температуры поверхности из теплоиэоляционного материала при использовании: двух термопар (медь-константан и нихром-константан); пленочного термометра сопротивления (резистор из гетероэпитаксиальной пленки кремния р-типа, расположенный на пластине из сапфира и покрытый слоем двуокиси кремния); двух термопреобразователей с разными поглощательными способностями (пленочные измерения сопротивления), показывает,что систематическая погрешность измерения температуры поверхности с использованием двух термопреобразователей значительно ниже указанной систематической погрешности и находится на уровне инструментальной погрешности

1 используемых термопреобразователей, Кроме того, данный способ универсальнее и технологичнее, так как поз328ч валяет использовать термопреобразова— тели различного принципа действия, более удобные при монтаже и надеж5 ные я эксплуатации. йормулаиэобретения

1 1=Пт 1 +-— к

UT< (1 — — — -)

1 UT9

Uà-От1 к=

Uo-UT и опр ав оч ный к оэффициент; заданная темпе45 где ратура поверхности при калиб50

РОВКЕ; температуры, измеренные первым и втОрым преобраЗОВ 3TЕ.IRISH

Пт,, U„

Способ определения температуры поверхности твердого тела, заключающийся в предварительной калибровке двух контактных термопреобразователей и определении поправочного коэффициента при заданной температуре поверхности, измерении температуры поверхности с помощью термопреобразователей и расчете искомой температуры с учетом поправочного коэффициента по математической зависимости, о тлич ающий с я тем,что, с целью повышения точности измерения путем учета влияния разных поглощательных способностей термопреобразо— вателей и поверхности, предваритель25 ную калибровку осуществляют в условиях идентичных эксплуатационным, при этом измеряют температуру с помощь ю од ног о и з дв ух т ер мопр ео бр а з ователей, сравнивают с заданной темзп пературой и определяют отклонение, изменяют коэффициент поглощения другогоо термопреоб раз ов а теля в зависимости от знака отклонения, причем для положительного отклонения поглощательную способность уменьшают, а для отрицательной увеличивают, после чего измеряют температуру этим термопреобразователем и определяют истинную температуру по зависимости

1 483289

Составитель А. Костановский

Техред М. Ходанич Корректор М.Васильева

Редактор М,Бандура

Заказ 2817/38 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытнам при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 161