RU1766156C

RU1766156C - Method of temperature measurement

Info

Publication number: RU1766156C
Authority: RU
Inventors: И.П. Раевский; А.А. Боков
Original assignee: Научно-исследовательский институт физики при Ростовском государственном университете
Priority date: 1989-11-23
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: contactless measurement of temperature of machine elements and mechanisms within the range from 350 to 890 C. SUBSTANCE: crystal PbJn₀₅Nb₀₅O₃ with perovskite structure is placed on the object, held during a preset time internal, removed after the object gets cooled down, the crystal is heated to 200 C and the maximum value of the thermometric parameter, capacitance and coefficient of volumetric expansion, etc. (corresponding to temperature T_t of structural phase transition in crystal) are noticed. The object temperature is determined according to standard curve T_meas=f(T_t). EFFECT: enhanced accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к термометрии, в частности к способам бесконтактного измерения температуры деталей машин и механизмов, доступ к которым во время работы затруднен или невозможен, в интервале 350-890^оС, например деталей газотурбинных установок, двигателей буровых установок.The invention relates to a thermometry, in particular to methods of non-contact temperature measurements of machines and mechanisms, the access to which during operation is difficult or impossible, in the interval 350-890 ^C, such as parts of gas turbines engines rigs.

Известны бесконтактные способы измерения максимальной температуры объектов, труднодоступных во время работы, предусматривающие использование в качестве термоиндикаторов плавких металлических вставок, термокрасок, термовкладышей, криптонатов, облученных материалов. Сущность этих способов состоит в том, что термоиндикатор размещают на объекте, подлежащем контролю, выдерживают его там определенное время, после остывания объекта термоиндикатор извлекают и по изменению его свойств или состояния судят о величине максимальной в процессе эксперимента температуры. Все эти способы не обеспечивают высокой точности измерений (особенно в области высоких температур) или сложны в эксплуатации. Non-contact methods are known for measuring the maximum temperature of objects that are difficult to access during operation, involving the use of fusible metal inserts, thermal paints, thermal liners, kryptonates, and irradiated materials as thermal indicators. The essence of these methods lies in the fact that the thermal indicator is placed on the object to be monitored, is kept there for a certain time, after the object cools down, the thermal indicator is removed and the maximum value of the temperature is judged by the change in its properties or state. All these methods do not provide high accuracy of measurements (especially in the field of high temperatures) or are difficult to operate.

Способ, в котором используется термоиндикатор, представляющий собой чувствительный элемент, выполненный из кристалла PbIn_0,5Nb_0,5O₃ со структурой типа перовскита, снабженный электродами, принят за прототип. Температуру объекта определяют по величине электрической емкости термоиндикатора.A method in which a thermal indicator is used, which is a sensitive element made of a PbIn _0.5 Nb _0.5 O ₃ crystal with a perovskite-type structure equipped with electrodes, is adopted as a prototype. The temperature of the object is determined by the value of the electric capacity of the thermal indicator.

Для достижения наиболее высокой точности измерений необходимо градуировать каждый индикатор в отдельности, что сопряжено со значительными временными затратами; необходимо использовать электроды из благородных металлов (например, платины), способные выдержать высокотемпературное нагревание, что приводит к удорожанию индикатора и соответственно способа. Требование градуировки каждого индикатора в отдельности связано с тем, что его емкость зависит от размеров и формы кристалла и электродов, от характера имеющихся в этих кристаллах неоднородностей, т. е. емкость является индивидуальной характеристикой каждого индикатора. To achieve the highest measurement accuracy, it is necessary to graduate each indicator separately, which is associated with significant time costs; it is necessary to use electrodes made of noble metals (for example, platinum) that can withstand high-temperature heating, which leads to an increase in the cost of the indicator and, accordingly, the method. The requirement to calibrate each indicator separately is due to the fact that its capacity depends on the size and shape of the crystal and electrodes, on the nature of the inhomogeneities present in these crystals, i.e., the capacity is an individual characteristic of each indicator.

При использовании кристаллов с электродами из неблагородных металлов и исключении в связи с этим операции градуировки каждого термоиндикатора в отдельности высокая точность измерений не обеспечивается. When using crystals with electrodes of base metals and the exclusion of the calibration operation of each thermal indicator separately, therefore, high measurement accuracy is not ensured.

Целью изобретения является повышение точности измерений температуры при использовании в качестве термоиндикатора кристаллов с электродами из неблагородных металлов. The aim of the invention is to improve the accuracy of temperature measurements when used as a thermal indicator of crystals with electrodes of base metals.

Цель достигается тем, что в известном способе измерения температуры труднодоступных объектов, заключающемся в размещении на объекте термоиндикатора из кристалла Phln_0,5Nb_0,5O₃ со структурой перовскита, выдержке его в течение заданного временного интервала и извлечении термоиндикатора из объекта после остывания последнего, осуществляют монотонный нагрев термоиндикатора до температуры 200^оС, в процессе которого регистрируют максимальное значение Т_п термометрического параметра термоиндикатора, и по соответствующей этому значению температуре нагрева определяют температуру объекта.The goal is achieved by the fact that in the known method of measuring the temperature of hard-to-reach objects, which consists in placing a thermal indicator of a Phln _0.5 Nb _0.5 O ₃ crystal with a perovskite structure on the object, holding it for a given time interval and removing the thermal indicator from the object after the latter has cooled is carried monotonous thermal indicator heating to a temperature of 200 ^C., during which the recorded maximum value T _n thermometric thermal indicator parameter, and a value corresponding to this tempo Aturi heating temperature of the object is determined.

Максимальное значение термометрического параметра соответствует температуре структурного фазового перехода в кристалле Phln_0,5Nb_0,5O₃. Ее изменение в зависимости от условий высокотемпературного нагрева кристалла обусловлено изменением степени упорядоченности в расположении ионов In и Nb по узлам кристаллической решетки.The maximum value of the thermometric parameter corresponds to the temperature of the structural phase transition in the Phln _0.5 Nb _0.5 O ₃ crystal. Its change depending on the conditions of high-temperature heating of the crystal is due to a change in the degree of ordering in the arrangement of In and Nb ions at the sites of the crystal lattice.

На чертеже представлена зависимость Т_п кристаллов PbIn_0,5Nb_0,5O₃перовскитной модификации от температуры нагревания Т_изм.The drawing shows the dependence of T _p crystals of PbIn _0.5 Nb _0.5 O ₃ perovskite modification from the heating temperature T _ISM .

Время выдержки при Т_изм выбирают таким образом, чтобы его дальнейшее увеличение не приводило к изменению Т_п. Это время уменьшается при увеличении Т_изм и для данных кристаллов составляет при Т_изм = 890^оС от 5 до 10 мин, при Т_изм = 350^оС 100 ч и более. Кривая на чертеже служит градуировочным графиком, по которому определяют температуру объекта Т_измв заявляемом способе.The exposure time at T _{ISM is} chosen so that its further increase does not lead to a change in T _p . This time decreases with increasing T and _edited data crystals is _edited at T = 890 ^{° C} for 5 to 10 minutes at T = _MOD 350 ^C 100 hours or more. The curve in the drawing serves as a calibration graph, which determines the temperature of the object T _ISM in the present method.

Измерения температуры осуществляют следующим образом. Temperature measurements are as follows.

Кристалл помещают в герметичную капсулу, например керамическую или никелевую, наполненную порошком PbZrO₃ для предотвращения испарения из кристалла оксида свинца при высоких температурах. Затем капсулу с кристаллом помещают в место, подлежащее контролю (при температурах менее 700-800^оС испарения оксида свинца практически не происходит, и кристалл PhIn_0,5Nb_0,5O₃ может использоваться без капсулы), выдерживают ее при измеряемой температуре в течение времени, необходимого для установления величины Т_n, после охлаждения объекта извлекают кристалл из капсулы, наносят электроды (если термометрическим параметром является электрическая величина), помещают его в нагревательную камеру, непрерывно измеряют величину термометрического параметра (например, емкости, коэффициента объемного расширения, теплоемкости), в процессе повышения температуры в камере до 200^оС определяют температуру Т_п, при которой на кривой температурной зависимости термометрического параметра наблюдается максимум, и по градуировочному графику определяют температуру объекта.The crystal is placed in a sealed capsule, for example ceramic or nickel, filled with PbZrO ₃ powder to prevent the evaporation of lead oxide from the crystal at high temperatures. Then, with the crystal capsule was placed into a place to be monitored (at temperatures less than 700-800 ^{° C} evaporation of lead oxide does not take place, and the crystal PhIn _{_0,5} Nb _0,5 O ₃ can be used without a capsule), it is kept at the measured temperature during the time required to establish the value of T _n , after cooling the object, the crystal is removed from the capsule, electrodes are applied (if the thermometric parameter is an electric quantity), placed in a heating chamber, and the thermometric pa is continuously measured parameters of (e.g., capacity, volume expansion coefficient, specific heat), while raising the temperature in the chamber ^to 200 ° C determined temperature T _n at which the temperature dependence on the parameter thermometric maximum is observed and a calibration curve for determining the object temperature.

В таблице приведены значения T_п кристаллов PbIn_0,5Nb_0,5O₃, выдержанных при разных температурах Т_изм, и среднеквадратичные погрешности величины Т_изм при измерениях предложенным методом и способом-прототипом с использованием электродов из аквадага. Величина Т_попределялась по температуре максимума емкости кристалла, измеренной с помощью полуавтоматического моста Tesla ВМ-484. Температура контролировалась хромель-копелевой термопарой. Мост и термопара подключались к разным входам двухкоординатного самописца Н 307/1 и, таким образом, зависимость емкости от температуры регистрировалась автоматически.The table shows the values of T _p crystals of PbIn _0.5 Nb _0.5 O ₃ , aged at different temperatures T _ISM , and the standard errors of the value T _ISM when measured by the proposed method and the prototype method using electrodes from aquadag. The value of T _{p was} determined by the temperature of the maximum crystal capacitance measured using a Tesla BM-484 semi-automatic bridge. The temperature was controlled by a chromel-kopel thermocouple. The bridge and the thermocouple were connected to different inputs of the two-coordinate recorder N 307/1 and, thus, the temperature dependence of the capacitance was recorded automatically.

Предлагаемый способ позволяет увеличить точность измерения температуры в 1,5-2 раза. The proposed method allows to increase the accuracy of temperature measurement in 1.5-2 times.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE TEMPERATURE of hard-to-reach objects, which consists in placing a thermal indicator of a PbIn _0.5 Nb _0.5 O ₃ crystal with a perovskite structure on the object, holding it for a predetermined time interval and removing the thermal indicator from the object after cooling of the latter, characterized in that, with in order to increase the accuracy, after removing its thermal indicator carried monotonic heating to 200 ^o C temperature, during which recorded the maximum value of the thermometric thermal indicator parameter, and respectively stvuyuschey this value of the heating temperature is determined the temperature of the object.