Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации



Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации
Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации
Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации
Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации

 


Владельцы патента RU 2401998:

Васильев Евгений Васильевич (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного периодического контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в измерительных, поверочных и калибровочных лабораториях различных отраслей науки и промышленности. Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, заключается в измерении выходного сигнала термометра при постоянной температуре, при этом термометр погружают в малогабаритную ампулу с чистым галлием, нагревают в твердотельном термостате микропроцессорного калибратора температуры. При этом непрерывно записывают выходной электрический сигнал термометра в виде кривой плавления в течение 30-60 минут после выхода на горизонтальный участок кривой плавления галлия, который соответствует термодинамическому равновесию жидкой и твердой фаз галлия, для последующего контроля стабильности термометров по результатам указанных измерений. Технический результат - обеспечение сокращения трудоемкости, повышение точности и сходимости результатов контроля стабильности термометров. 4 ил., 2 табл.

 

Область применения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного периодического контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в измерительных, поверочных и калибровочных лабораториях различных отраслей науки и промышленности.

Уровень техники

Известен способ определения стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления, предусматривающий измерение их сопротивления в ампуле тройной точки воды при температуре +0,01°С. Недостатком этого способа является большая трудоемкость процедуры приготовления тройной точки воды и необходимость выдержки ампулы при температуре 0°С не менее суток. Известен способ проверки стабильности промышленных термометров сопротивления при температуре плавления льда (0±0,02)°С. Недостатком этого способа является существенная трудоемкость, а также низкая точность воспроизведения и поддержания температуры 0°С в соответствующих, что не обеспечивает качество контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации.

Наиболее близким аналогом является патент RU 64364 U. Описывается малогабаритная ампула реперной температурной точки, содержащая: цилиндрический стакан с термометрическим веществом, вкладыш с каналом для термометра, помещенный коаксиально в стакан, металлический корпус, отличается тем, что содержит металлическую втулку, с регулировочными и стопорными винтами, выполненными с возможностью обеспечения уплотнения конусного соединения стакана с вкладышем, расположенного внутри металлического корпуса, причем наружный диаметр канала для термометра относительно внутреннего диаметра цилиндрического стакана находится в соотношении не более 1:2 при диаметре корпуса ампулы не более 25 мм и длине канала для термометра от 100 до 110 мм.

Заявленный способ реализуется на основе данного устройства.

Технический результат: обеспечивается сокращение трудоемкости, повышение точности и сходимости результатов контроля стабильности термометров.

Осуществление изобретения

Предлагается новый способ контроля стабильности термометров в процессе их эксплуатации, основанный на периодическом измерении сопротивления или температуры термометра в температурной точке плавления галлия (29,7646°С), воспроизводимой в малогабаритной ампуле галлия (по устройству патент RU 64364 U).

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, заключающийся в измерении выходного сигнала термометра при постоянной температуре, отличающийся тем, что с целью сокращения трудоемкости и повышения качества (сходимости) контроля термометр погружают в малогабаритную ампулу с чистым галлием, нагревают в твердотельном термостате микропроцессорного калибратора температуры и непрерывно записывают выходной электрический сигнал термометра в виде кривой плавления, включающей горизонтальный участок протяженностью от 1 до 6 часов, который соответствует термодинамическому равновесию жидкой и твердой фаз галлия.

На фиг.1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа, на фиг.2, 3 - типовые кривые плавления галлия с горизонтальным участком, соответствующим термодинамическому равновесию жидкой и твердой фаз чистого галлия, полученная в процессе периодического контроля стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления капсульного и стержневого типов соответственно.

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг.1) состоит из малогабаритной ампулы 1, твердотельного термостата 3 с цилиндрическим гнездом 2, в котором автоматически поддерживается заданная температура, контролируемого термометра 4, измерительного прибора 5 для измерений выходного сигнала контролируемого термометра, персонального компьютера 7 с монитором 6.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Малогабаритную ампулу галлия 1 охлаждают в течение 30 минут до температуры 0°С в морозильной камере холодильника и помещают в колодец 2 калибратора температуры с твердотельным термостатом 3, в котором автоматически поддерживается температура на 0,3°С выше температуры плавления галлия. Затем помещают в термометровый канал ампулы с галлием контролируемый термометр 4. После 20 минутного нагрева ампулы галлия с контролируемым термометром включают запись выходного сигнала термометра с помощью микропроцессорного измерительного прибора 5 и его программного обеспечения, позволяющего визуально наблюдать на мониторе компьютера кривую плавления галлия в реальном масштабе времени. После выхода на горизонтальный участок кривой плавления запись выходного сигнала продолжают в течение 30-60 минут, после чего прекращают запись, сохраняют измерительную информацию в файле Excel. Измерительная информация, полученная в течение 30-60 минут записи на горизонтальном участке площадки плавления галлия, обрабатывается статистическими методами, для расчета среднего арифметического значения измеряемого параметра термометра и среднего квадратичного отклонения. Среднее арифметическое значение выходного сигнала термометра при температуре плавления галлия фиксируют в журнале наблюдений и с этим значением сравнивают значения, получаемые в процессе периодического контроля стабильности термометра. Предлагаемый способ позволяет сравнивать периодически получаемые значения выходного сигнала в привязке к одному и тому же временному интервалу на кривой плавления, что обеспечивает сходимость результатов контроля стабильности.

Предлагаемый способ многократно проверялся в процессе периодического контроля стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления капсульного типа и стержневого типа с кварцевой защитной оболочкой. Получен ряд кривых плавления галлия в малогабаритной ампуле, содержащей 145 г галлия. Суммарное время охлаждения ампулы галлия, нагрева галлия до начала фазового перехода первого рода и измерения на площадке плавления, достаточное для контроля стабильности одного эталонного термометра сопротивления, составляет 90 мин.

В таблицах 1 и 2 приведены результаты статистической обработки горизонтальных площадок кривых плавления галлия в малогабаритной ампуле при воспроизведении температуры плавления галлия в твердотельном термостате портативных микропроцессорных калибраторах температуры.

В заявленном способе впервые применен оперативный метод циклического воспроизведения начального участка «плато» при контроле стабильности термометров, т.к. этот метод обеспечивает высокую сходимость результатов контроля стабильности.

На Фиг.4 показаны три последовательно реализованные цикла (замораживание-нагрев) в процессе контроля одного эталонного термометра сопротивления в малогабаритной ампуле галлия в микропроцессорном калибраторе температуры, обеспечивающим воспроизведение температуры в диапазоне от минус 45 до 155°С.

Как видно из графиков, характер «наклона» горизонтального участка кривой плавления галлия остается относительно стабильным в интервале времени 30-60 минут. Т.е. интервал в 30-60 минут будет самым коротким, который позволит выявить степень «горизонтальности» участка при проведении соответствующих измерений. Таким образом, заявленный способ просто позволяет экономить время, затрачиваемое на проведение замеров при сохранении точности измерений.

Таблица 1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТАБИЛЬНОСТИ ЭТАЛОННЫХ И ПРЕЦИЗИОННЫХ ТЕРМОМЕТРОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Дата Среднее арифметическое значение Rga, Ом Стандартное отклонение, Ом Интервал в температурном эквиваленте, мК Продолжительность горизонтального участка кривой плавления, час
04.03.08 112,25418 8,4*10-5 0,5 6 ч
06.03.08 112,25430 8,6*10-5 0,5 6 ч
08.05.08. 112,25437 8,2*10-5 0,4 6 ч
11.03.08 112,25403 8,1*10-5 0,5 6 ч
22.04.08 112,25406 8,7*10-5 0,5 6 ч
15.05.08 112,25426 9,1*10-5 0,6 6 ч
27.05.08 112,25432 8,6*10-5 0,6 7 ч
28.05.08 112,25437 8,3*10-5 0,5 5 ч
29.05.08 112,25429 8.5*10-5 0,4 6 ч
30.05.08 112,25433 8,7*10-5 0,5 6 ч
Таблица 2
Дата Среднее арифметическое значение Rga, Ом Стандартное отклонение, Ом Интервал в температурном эквиваленте, мК Продолжительность горизонтального участка кривой плавления, час
21.03.07 28,56820 4,1*10-5 1,7 5 ч
28.03.07 28,56818 4,3*10-5 1,9 5 ч
24.04.08 28,56816 4,5*10-5 2,0 7 ч
5.05.08 28,5620 4,9*10-5 1,8 7 ч
6.05.08 28,56822 4,7*10-5 2,1 7 ч
7.05.08 28,56821 3.8*10-5 1,7 6 ч
12.05.08 28,56822 4,4*10-5 1,4 6 ч
13.05.08 28,56822 3,9*10-5 0,8 5 ч 30 мин
14.05.08 28,56822 4,0*10-5 0,9 6 ч 30 мин
16.05.08 28,56824 4,9*10-5 1,6 6 ч

Способ контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, заключающийся в измерении выходного сигнала термометра при постоянной температуре, при этом термометр погружают в малогабаритную ампулу с чистым галлием, нагревают в твердотельном термостате микропроцессорного калибратора температуры, отличающийся тем, что непрерывно записывают выходной электрический сигнал термометра в виде кривой плавления в течение 30-60 мин после выхода на горизонтальный участок кривой плавления галлия, который соответствует термодинамическому равновесию жидкой и твердой фаз галлия, для последующего контроля стабильности термометров по результатам указанных измерений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для контроля характеристик термопар. .

Изобретение относится к способу градуировки сигналов измерений, полученных с использованием оптических волокон, и состоит в том, что на одном конце оптического волокна находится эталонное вещество с известной реперной температурой, что эталонное вещество нагревают, по меньшей мере, до его реперной температуры, что сигнал, поступивший в волокно при достижении реперной температуры, подают в измерительное устройство в качестве калибровочного сигнала и сравнивают в нем с теоретическим значением для реперной температуры, а разность используют для градуировки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в которых эксплуатируются твердотельные калибраторы температуры.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при измерении температуры на оборудовании, применяемом в длительных технологических циклах. .

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при измерении температуры на оборудовании, применяемом в длительных технологических циклах. .

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к измерению температуры. .

Изобретение относится к области измерения температуры с помощью термоиндикаторных красок и может найти применение, в частности, при термометрировании узлов двигателя.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при оценке степени пригодности эксплуатируемого термоэлектрического преобразователя. .

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для калибровки многоканальных пирометров

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для калибровки термометра по месту. Устройство имеет датчик (S) температуры для определения температуры (Т). Предусмотрен эталонный элемент (К) для калибровки датчика (S) температуры, который, по меньшей мере, частично состоит из ферроэлектрического материала (D), который в актуальном для калибровки датчика (S) температуры температурном интервале претерпевает фазовый переход при, по меньшей мере, одной заданной температуре (Тph). Ферроэлектрический материал (D) выполнен в виде подложки для датчика (S) температуры. Технический результат - повышение точности калибровки. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системам управления и контроля производственных процессов и может быть использовано для измерения температуры технологической текучей среды. Устройство (12) для измерения температуры технологической текучей среды включает в себя основанный на сопротивлении датчик 32 температуры (RTD), сконфигурированный с возможностью термического соединения с технологической текучей средой. Первое и второе электрические соединения сконфигурированы с возможностью проводить ток через RTD (32). Измерительная схема (36) сконфигурирована с возможностью измерения напряжения на RTD и идентификации соединения с ухудшенной характеристикой с RTD и оперативного измерения температуры технологической текучей среды с использованием электрических соединений. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение предназначено для калибровки скважинных приборов, применяемых при контроле разработок газовых месторождений и при эксплуатации подземных хранилищ газа. Установка для калибровки скважинных термометров-манометров содержит термокамеру, управляемый нагреватель, размещенный в полости термокамеры параллельно калибруемым скважинным приборам, эталонный термометр, эталонный манометр и пульт управления с компьютером. Конструкция снабжена также термокриостатом, а термокамера выполнена в виде горизонтальной металлической ванны с теплоизолированными стенками. На крышке ванны смонтирована гидропанель с трубопроводами грузопоршневого манометра. Внутри ванны установлены блок регулирования температуры в виде электронагревателя, погружного циркуляционного насоса и системы трубопроводов, а также эталонный термометр. На дне ванны установлены подковообразная трубка системы водяного охлаждения с двумя выходящими наружу патрубками с торца ванны и два сменных ложемента для скважинных приборов. С противоположного торца ванны выведены наружу два закрытых кожухом трубопровода с вентилями, соединенные с термокриостатом. Ванна жестко закреплена на раме с опорами. Технический результат - упрощение конструкции, расширение диапазона калибровки. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытании и калибровке средств измерения температуры (термодатчиков), преимущественно датчиков температур газовых и воздушных потоков. Устройство содержит последовательно соединенные блок (1) формирования ступенчатого воздействия температуры на термодатчик с температурным и сигнальным выходами, термодатчик (2), измерительный преобразователь (3), вычитающий блок (4), блок (5) преобразования сигнала с термодатчика в затухающий импульсный сигнал и анализатор (6) спектра. Второй вход вычитающего блока (4) подключен к регулируемому источнику (7) сигнала постоянного уровня. Сигнальный выход блока (1) формирования ступенчатого воздействия температуры на термодатчик подключен ко второму входу блока (5) преобразования сигнала с термодатчика в затухающий импульсный сигнал. Технический результат - повышение точности определения динамических характеристик термодатчика за счет получения амплитудного спектра сформированного в устройстве сигнала, связанного с искомыми характеристиками. 9 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытания или калибровки средств измерения температуры (термодатчиков), преимущественно датчиков температур газовых и воздушных потоков. Способ заключается в измерении начального и конечного значений сигналов с термодатчика, размещении термодатчика в среде с меньшей температурой, формировании сигнала, равного разности между сигналом с термодатчика и его конечным значением, и определении амплитудного спектра сформированного сигнала. Параметры затухающего переходного процесса, описываемого требуемым числом экспоненциальных составляющих, вычисляют. Технический результат - повышение точности определения параметров затухающего переходного процесса термодатчика. 6 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного определения температур поверхностей и элементов объектов техники. Предложен способ калибровки тепловизионного прибора на микроболометрической матрице, заключающийся в том, что тепловизионный прибор включают, выдерживают во включенном состоянии для термостатирования, регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов микроболометрической матрицы. Указанные сигналы оцифровывают, инвертируют и записывают в память контроллера тепловизионного прибора. После чего их суммируют с оцифрованными сигналами с соответствующих чувствительных элементов микроболометрической матрицы. Перед объективом тепловизионного прибора вплотную к нему периодически устанавливают непрозрачную и поглощающую излучение в рабочем диапазоне длин волн микроболометрической матрицы шторку. После чего регистрируют величины сигналов с каждого из чувствительных элементов микроболометрической матрицы. Реализующее способ устройство содержит встроенный в тепловизионный прибор контроллер, соединенный с микроболометрической матрицей, первый, второй и третий таймеры, установленную снаружи тепловизионного прибора перед его объективом шторку, снабженную приводом ее перемещения с концевым выключателем, и логический элемент «И». Технический результат - повышение точности калибровки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры объекта. Термоэлектрический преобразователь содержит защитный чехол (1), термометрическую вставку, направляющую трубку (2) для временного размещения в ней контрольного средства измерения температуры и клеммную колодку. Термометрическая вставка состоит из двух идентичных по конструкции рабочих термопар (3), расположенных симметрично оси направляющей трубки (2) с совмещением их торцов с торцом защитного чехла (1). Холодные концы однородных термоэлектродов рабочих термопар (3) электрически соединены. В направляющей трубке (2) размещен выемной теплофизический макет (4) эталонной термопары. Предложенный способ включает периодическое размещение контрольного средства измерения температуры в направляющей трубке (2), сличение его показаний с показаниями термометрирующей вставки и извлечение контрольного средства измерения температуры из направляющей трубки (2). Измерение температуры в направляющей трубке (2) выполняют эталонной термопарой. Из направляющей трубки (2) извлекают теплофизический макет (4) эталонной термопары и устанавливают в нее эталонную термопару до совмещения ее торца с торцом защитного чехла (1). После завершения процедуры сличения эталонную термопару извлекают из направляющей трубки (2) и размещают в ней теплофизический макет (4) эталонной термопары. Технический результат - повышение точности термометрирования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения температуры среды или объектов в различных сферах промышленности, в том числе при криогенных температурах. Согласно заявленному изобретению используют полупроводниковый лазерный диод. Помещают его в среду или устанавливают на объект для измерения их температуры. Наблюдают за излучением светоизлучающего прибора. Определяют значения яркости Е(Т0) излучения при исходной температуре T0 и яркости Е(Tx) излучения при температуре Тх среды, и по калибровочной (градуировочной) зависимости δE(T)=Е(Т)/Е(Т0) оценивают температуру Тх среды. Технический результат - упрощение способа дистанционного определения температуры среды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх