CS219244B1 - Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids - Google Patents
Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids Download PDFInfo
- Publication number
- CS219244B1 CS219244B1 CS648081A CS648081A CS219244B1 CS 219244 B1 CS219244 B1 CS 219244B1 CS 648081 A CS648081 A CS 648081A CS 648081 A CS648081 A CS 648081A CS 219244 B1 CS219244 B1 CS 219244B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- calibration
- calibrating
- temperature sensors
- gas
- cryogenic liquids
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Zařízení k způsobu cejchování nízkoteplotních čidel na bodech varu kryogenních kapalin, které je sestaveno z kryostatu (1) s přepážkou (18), do kterého se vkládá cejchovací nádobka (7) s cejchovacími čidly (15). Cejchovací nádobku (7) tvoří cejchovací komůrka (17) a nástavec (8) s velkým povrchem. V komůrce (17) se cejchovní plyn zkapalňuje, vkládá se do ní čidlo (15) a je v ní umístěn kovový prstenec (11) a topné elektrické tělísko (10), kterým je zkapalněný plyn ohříván k varu. Ochlazování cejchovního plynu se dosahuje pomocí chladivá, jeho okruh je od okruhu cejchovníhoplynu oddělen. Zařízení doplňují zásobníky obou chladných médiií (5, 6, 14), manostat (14) a registrační přístroj (16).Device for the method of calibrating low-temperature sensors at the boiling points of cryogenic liquids, which is composed of a cryostat (1) with a partition (18), into which a calibration vessel (7) with calibration sensors (15) is inserted. The calibration vessel (7) consists of a calibration chamber (17) and an attachment (8) with a large surface area. In the chamber (17), the calibration gas is liquefied, a sensor (15) is inserted into it and a metal ring (11) and an electric heating element (10) are placed in it, by which the liquefied gas is heated to boiling. Cooling of the calibration gas is achieved by means of a coolant, its circuit is separated from the calibration gas circuit. The device is supplemented by reservoirs of both cold media (5, 6, 14), a manostat (14) and a recording device (16).
Description
Vynález se týká zařízení k cejchování nízkoteplotních čidel, přinášející úsporu času při cejchování, a které má sníženou spotřebu cejchovního plynu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for calibrating low temperature sensors, saving time in calibrating, and having a reduced calibrating gas consumption.
V metrologických laboratořích se k cejchování nízkoteplotních čidel užívá termodynamické definice teploty, například pomocí plynového teploměru, nebo trojných bodů kryogenních kapalin, zejména kyslíku a vodíku, jež jsou primárními body teplotní stupnice IPTS-68, zlepšené vydání z roku 1975. Nevýhodou těchto způsobů je náročné zařízení a zdlouhavost cejchování.In metrology laboratories, thermodynamic temperature definitions are used to calibrate low temperature sensors using, for example, a gas thermometer or triple points of cryogenic liquids, especially oxygen and hydrogen, which are the primary points of the IPTS-68 temperature scale, improved 1975 edition. equipment and lengthy calibration.
Dále lze teplotu kryogenních lázní stanovit podle tlaku par nad kapalinou u vybraných látek, např. He4, He3 H2, O2, trifluormetanu apod. Některé kryogenní látky mají však jedovaté, dusivé nebo výbušné páry, takže práce s nimi je riskantní, pokud objem používaného plynu představuje sta nebo tisíce litrů při atmosférickém tlaku.Furthermore, the temperature of cryogenic baths can be determined according to the vapor pressure above the liquid for selected substances, eg He 4 , He 3 H2, O2, trifluoromethane, etc. However, some cryogenic substances have poisonous, asphyxiating or explosive vapors. the gas used is hundreds or thousands of liters at atmospheric pressure.
Proto se nejčastěji užívá metody porovnání údaje čidla s kalibrovaným platinovým nebo germaniovým teploměrem na řadě vybraných a dobře ustálených teplot v kryostatu. Tento způsob cejchování však vyžaduje speciální vybavení, běžně dostupné a závisí na spolehlivosti a časové neproměnnosti užitého cejchovaného subnormálu. Vyžaduje jeho pravidelné ověřování, případně porovnání s dalšími subnormály.Therefore, the most commonly used method is to compare the sensor reading with a calibrated platinum or germanium thermometer at a number of well-selected and well-established cryostat temperatures. However, this type of calibration requires special equipment, which is commercially available and depends on the reliability and the unchangeability of the calibrated subnormal used. It requires regular verification or comparison with other subnormals.
Uvedené nedostatky zmenšuje zařízení k cejchování nízkoteplotních čidel na bodech varu kryogenních kapalin, jehož podstata spočívá v tom, že v kryostatu s vloženou přepážkou, napojeném na zásobník chladivá a sběrač chladivá, je umístěna cejchovací nádobka, vytvořená cejchovaní komůrkou tvaru baňky a tvarovacím nástavcem a opatřená přívodem a odvodem cejchovního plynu z prostředku, sloužícího k přechovávání a regulací tlaku cejchovního plynu, a nosičem čidla, přičemž clo cejchovní komůrky je vloženo elektrické topné tělísko a kovový prstenec.The device for calibrating the low temperature sensors at the boiling points of cryogenic liquids, which is based on the fact that a calibrating vessel formed by calibrating the flask-shaped chamber and the molding adapter, is provided in a cryostat with an interposed baffle connected to the coolant reservoir and the coolant collector. supplying and discharging the calibrating gas from the means for holding and controlling the calibrating gas pressure, and a sensor carrier, wherein the calibrating chamber duty is provided with an electric heating element and a metal ring.
Zařízení podle vynálezu lze dále zlepšit tím., že přepážka nese alespoň jednu prstencovou vložku, stejně jako tím, že mezi přepážkou a nástavcem nebo/a mezi nástavcem a nosičem čidla je vložena kovová frita.The device according to the invention can be further improved in that the baffle carries at least one annular insert, as well as by inserting a metal frit between the baffle and the extension and / or between the extension and the sensor carrier.
Použitím zařízení podle vynálezu se zmenší objem potřebného kryogenního plynu, a tím prakticky odstraní nebezpečí jeho nežádoucích vedlejších účinků. Zmenšení cejchovacího zařízení podle vynálezu se projeví jak snížením spotřeby chladicího* plynu, tak snížením spotřeby plynu k cejchování, při současné úspoře času na cejchování.By using the device according to the invention, the volume of cryogenic gas required is reduced, thus practically eliminating the risk of undesirable side effects. A reduction in the calibrating device according to the invention results in both a reduction in the cooling gas consumption and a reduction in the gas consumption for calibrating, while saving the calibration time.
Podstata zařízení je znázorněna na obr. 1, včetně pomocných systémů a na obr. 2, který představuje jinou alternativu cejchovacího zařízení.The essence of the device is illustrated in Fig. 1, including auxiliary systems, and Fig. 2, which represents another alternative to the calibrating device.
Na obr. 1 je znázorněno celkové uspořádání včetně pomocného zařízení. V kryostatu 1 se nachází cejchovací nádobka 7, plynotěsně spojená s prostředkem 14, který má funkci zásobníku cejchovního plynu a manostatu, zkapalněný cejchovní plyn je v cejchovací komůrce 17 a jsou v něm ponořena cejchovaná čidla 15, tlak jeho par při varu reguluje prostředek 14.Fig. 1 shows the overall arrangement including the auxiliary device. In the cryostat 1 there is a calibration container 7, which is gas-tightly connected to a means 14 which functions as a calibration gas and manostat reservoir.
Zásobník 5 slouží k přívodu chladivá, 6 je sběrač chladivá, 16 označuje zařízení pro vyhodnocování signálu čidla a pro vyznačování a registraci cejchovních bodů k čidlu. Cejchovací komůrka 17 o objemu 30 až 50 cm3 pokračuje nástavcem 8, který je vytvarován s velkým povrchem pro zlepšení přestupu tepla, tomu též napomáhá přepážka 18 vložená do kryostatu 1. Cejchovací komůrka 17 má uvnitř kovový prstenec 11 ke snížení teplotního gradientu a elektrické topné tělísko 10, přívody k němu procházejí nosičem čidla 9.The reservoir 5 serves to supply coolant, 6 is the coolant collector, 16 indicates the device for evaluating the sensor signal and for marking and registering the calibration points to the sensor. The calibrating chamber 17 with a volume of 30 to 50 cm 3 proceeds with an extension 8, which is shaped with a large surface to improve heat transfer, also assisted by a partition 18 inserted in the cryostat 1. The calibrating chamber 17 has a metal ring 11 to reduce the temperature gradient the body 10, the leads to it pass through the sensor carrier 9.
Na obr. 2 je znázorněna jiná varianta zařízení se zvýšeným přestupem tepla; účinku se dosahuje tím, že přepážka 18 je opatřena ještě prstencovými vložkami 19, a že mezi nosič čidla 9 a nástavcem 8 a současně mezi nástavec 8 a přepážku 18 je vložena kovová frita 20 kónusového tvaru. Ostatní provedení je shodné s obr. 1.Fig. 2 shows another variant of the device with increased heat transfer; the effect is achieved by the fact that the partition 18 is provided with annular inserts 19 and that a cone-shaped metal frit 20 is inserted between the sensor carrier 9 and the extension 8 and at the same time between the extension 8 and the partition 18. The other embodiment is identical to Fig. 1.
Postup cejchování záleží v tom, že evakuovaná měřicí nádobka s vloženým čidlem se spojí s prostředkem, přechovávajícím cejchovní plyn. Vpouštěním chladivá do kryostatu se cejchovní plyn zkapalní nebo ztuhne. K regulaci chlazení se využívá možnosti, že chladivo lze v kryostatu vést různými cestami; toto umožňuje vložená přepážka.The calibration procedure consists in connecting the evacuated measuring vessel with the inserted sensor to the means holding the calibration gas. By letting the coolant into the cryostat, the calibration gas liquefies or solidifies. Cooling is controlled by the possibility that the refrigerant can be led in different ways in the cryostat; this is made possible by an intermediate partition.
Při kalibraci se podchlazená kapalina cejchovního plynu postupně ohřívá až do varu elektrickým topným tělískem a současně se měří charakteristické hodnoty čidla, např. termoelektrické napětí, elektrický odpor, závěrné napětí apod., až do dosažení časové prodlevy teploty na bodu varu při normálním tlaku par, která je pak cejchovní teplotou, která odpovídá teplotě podle mezinárodní stupnice.During calibration, the calibrated calibrated liquid is gradually heated up to boiling by the electric heating element and at the same time the characteristic values of the sensor, eg thermoelectric voltage, electrical resistance, reverse voltage, etc. are measured until the temperature delay at boiling point at normal vapor pressure is reached. which is then the calibration temperature, which corresponds to the temperature according to the international scale.
Popsaný způsob cejchování nízkoteplotních čidel v rozsahu 0,5 až 300 K a zařízení k jeho provádění jsou vhodné k ověřování sekundárních normálů a jejich stálosti, nebo k cejchování čidel, pro něž známe interpolační formule. Snižují podstatně rizika při práci s kryogenními plyny, zkracují čas potřebný ke kalibraci a snižují vynaložené náklady.The described method of calibrating low-temperature sensors in the range of 0.5 to 300 K and devices for its implementation are suitable for verifying secondary standards and their stability, or for calibrating sensors for which we know the interpolation formulas. They significantly reduce the risk of working with cryogenic gases, reduce calibration time and reduce costs.
PříkladExample
V zařízení podle obr. 1 bylo testováno kalibrované čidlo v cejchovních plynech o různém stupni čistoty. Teploty určené kalibrovaným čidlem byly po početní korekci porovnány s tabulovanými hodnotami teplot v následující tabulce, kde Ttab značí tabelované hodnoty teplot a Tnal značí čidlem nalezené hodnoty, opravené na čistý plyn.In the apparatus of FIG. 1, a calibrated sensor was tested in calibrators of varying degrees of purity. The temperatures determined by the calibrated sensor were compared to the tabulated temperature values in the following table after the numerical correction, where T tab denotes the tabulated temperature values and T nal denotes the values found by the sensor, corrected for pure gas.
ββ
Plyn % nečistot Ttab naiGas% of impurities Tt and b nai
HeHe
H^r H ^ r
NeNo
ArAr
PŘEDMĚTSUBJECT
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS648081A CS219244B1 (en) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS648081A CS219244B1 (en) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS219244B1 true CS219244B1 (en) | 1983-03-25 |
Family
ID=5411956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS648081A CS219244B1 (en) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS219244B1 (en) |
-
1981
- 1981-09-02 CS CS648081A patent/CS219244B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Furukawa et al. | Thermal properties of aluminum oxide from 0 to 1200 K | |
| Cochran et al. | Superconducting transition in aluminum | |
| Furukawa et al. | Calorimetric properties of benzoic acid from 0 to 410 K | |
| WESTRUM JR et al. | Adiabatic low-temperature calorimetry | |
| EP0020545A1 (en) | A differential calorimeter based on the heat leak principle | |
| West et al. | An Adiabatic Calorimeter for the Range 30 to 500 C¹² | |
| Aston et al. | The Heat Capacity, Heats of Fusion and Vaporization, Vapor Pressures, Entropy and Thermodynamic Functions of Methylhydrazine1 | |
| US4891629A (en) | Binary gas analyzer instrument and analysis method | |
| Satterthwaite | Thermal conductivity of normal and superconducting aluminum | |
| Figgis et al. | 60. Magnetochemistry. Part I. Introduction and apparatus | |
| Barber | The sublimation temperature of carbon dioxide | |
| Evans et al. | An intercomparison of high temperature platinum resistance thermometers and standard thermocouples | |
| Challoner et al. | An electrically calibrated bomb calorimeter | |
| Kelley et al. | Thermodynamic properties of manganese | |
| CS219244B1 (en) | Equipment for calibrating low temperature sensors at the boiling point of cryogenic liquids | |
| Kemp et al. | The boiling points and Triple points of Oxygen and Argon | |
| Preston-Thomas et al. | Gas Thermometer Determinations of the Thermodynamic Temperature Scale in the Range-183° C to 100° C | |
| Ostrovskii | Differential microcalorimeter for isothermal measurements of heat effects in two-phase systems and examples of its application | |
| Hoare et al. | Helium temperatures from vapor pressure measurements | |
| Aston et al. | The low temperature precision adiabatic calorimeter adapted to condensed gases from 10 K. to room temperature | |
| Coops et al. | The absolute heat of combustion of benzoic acid | |
| Varićak et al. | Principle of a Semiconductor Manometer in the Pressure Range of 1 to 10− 6 mm Hg | |
| Prager et al. | Freezing-point depression: new method for measuring ultramicro quantities of fluids | |
| Meyer et al. | Temperature measurement under high pressure using commercial platinum resistors | |
| Tiggelman | Low-temperature platinum thermometry and vapour pressures of neon and oxygen |