RU1814035C

RU1814035C - Temperature measuring procedure

Info

Publication number: RU1814035C
Authority: RU
Inventors: Петр Ильич Бардило; Григорий Григорьевич Трищ; Владимир Ильич Бардило
Original assignee: Bardilo Petr I; Trishch Grigorij G; Bardilo Vladimir I
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1993-05-07

Description

31814035 431814035 4

следовательно ТЭДС ЕА в начальный мо-ны величины т и измер ема температураtherefore, TEDS EA in the initial mon of magnitude m and the measured temperature

мент времени г0 равна нулю. Затем в мо-Тх, а вторичные приборы градуированы поThe instant of time r0 is zero. Then in mo-Tx, and the secondary instruments are graduated in

мент времени т вследствиеначальной зависимости (1), т. е.time t due to the initial dependence (1), i.e.

нестабильности электродов (причем разнойДЕу3 ТоО). (6)instability of electrodes (moreover, different DEy3 ToO). (6)

нестабильности, т. к. электроды разных ди-5 Аналогично (2) можно записать ТЭДСinstabilities, because electrodes of different di-5 Similarly to (2), we can write TEDS

аметров по разному восприимчивы к неста-термопары ЕА (фиг. 2): бильности) по вл етс ТЭДС. СA meter is differently susceptible to EA non-thermocouple (Fig. 2): volatility) TEMF appears. WITH

увеличением времени г, т. е. Т2, гз, ТЭДСЕТОД f0A(T) - начальна зависимость,an increase in time r, i.e., T2, rz, TEDSETOD f0A (T) is the initial dependence,

увеличиваетс , что показано соответствую-ппмиом F increases as shown by the corresponding ppm

л г «(уймем с jl r "(let’s go with j

щими зависимост ми.с д 1 дтdependent dependencies mi.s d 1 dt

Таким образом, температурные зависи- Ъ iTDThus, the temperature dependences of iTD

мости ТЭДС основной термопары, показан-Ег2Я 2д(Т)bridges TEDS of the main thermocouple, shown - Er2Ya 2d (T)

ные на фиг. 2, можно представить:ЕГзА зд(Т) (7)Figs. 2, it is possible to imagine: EGZA rear (T) (7)

Е гь fo(T) - начальна зависимость,15 ,-л ,nrJ.E r fo (T) is the initial dependence, 15, -l, nrJ.

Ел-fiO)Е f(T 4El-fiO) E f (T 4

Е Ј2 2(Т)Таким образом, имеетс зависимость,E Ј 2 2 (T) Thus, there is a relationship,

(Т) (1)св зывающа ТЭДС Ед дополнительной(T) (1) binding TED Unit additional

Er fr(T)20 термопары с температурой и временем .т.Er fr (T) 20 thermocouples with temperature and time.

. Так как конструкцию термопары следуР -т ,. ,„,ет считать заданной, т. е. диаметры и мате ,, /п риал термоэлектродов наход тс в . Since the design of the thermocouple follows R-t,. , „, It is assumed to be given, i.e., the diameters and materials, / of the thermoelectrodes are in

С учетом выражени (2) их можно запи- динаков:х услови х работы, то на основасать-25 нии утверждени , что стабильность термо лрэлектрическа зависит от диаметраTaking into account expression (2), they can be written down: x operating conditions, then based on the assertion that stability is thermoelectric depends on the diameter

71 т° Г1термоэлектродов, можно утверждать, что71 t ° Г1 thermoelectrodes, it can be argued that

Ег2 г0 (3) величины ЕГ и Е вл ютс взаимно корЕТЗ Е Го - АЕ зрелированными, А на основании (2), Г7)мож- ДЕг 30 но утверждать, что величины Е, Ед и ДЕ ------- взаимно коррелированы. Величина отношеЕ-ЕТо-ДЕ ,(З1) ни бТЭДС где ДЕтг1,ДЕГ2 и т. д. - абсолютные погрешности измерени температуры в мо- 35 вг - (8) мент времени Г1.Г2,.,, причем Д (T), т т. е. любое значение Е можно рассматрй- также зависит от Т и г, т. е.Er2 r0 (3) the values of ЕГ and Е are mutually correlated Е Го - АЕ are measured, and on the basis of (2), Г7) it can be argued that the values Е, Ед and ДД ------- are mutually correlated. The value of the relative EETO-DE, (Z1) or bTEDs where DETg1, DEG2, etc., are the absolute errors of temperature measurement in mo- 35 vg - (8) time G1. G2,., And Д (T), that is, any value of E can be considered - it also depends on T and r, i.e.

вать как значение ТЭДС по начальной гра-f)r гт Лvalue as the value of TEDS according to the initial graph-f) r gt L

дуировочной зависимости с учетом 0(Т, Ц. (9)mating dependence taking into account 0 (T, C. (9)

погрешности, котора возникла от ухода 40 Поэтому можно записать:the error that arose from leaving 40 Therefore, we can write:

градуировки за врем т при температуреДЈ р1()р1 (А млcalibration over time t at a temperature ДЈ р1 () р1 (А ml

измерени Т.Е ,T.E. measurement

или:где FV-некотора функци , котора одноД Е Го Е Го - Е То 0значно определ етс конструкцией термоor: where FV is a function that is one-dimensionally determined by the construction of the thermo

ДЕг Ег-Е пары.DEG EG-E couples.

др. 1 MiРазделив (10) на величину J0(коэффициТ2 ЬТ2. Wент ТЭДС начальной градуировочной харакД тз Е г0 Е тгзтеристики термопары а-в, получим:dr. 1 Mi Having separated (10) by the value of J0 (coefficient T2 L2. Wt TED of the initial calibration character ts E r0 E and characteristics of the thermocouple a-c, we get:

ЕГATL FJp. EGATL FJp.

ДЕ Е То - Еьи j0 jo v х DE E TO - Eyy j0 jo v x

илиor

или в общем виде:. г ,/ ,,,„,or in general terms :. g, / ,,, „,

(Т.т) (5) (12)(T.t) (5) (12)

Таким образом, имеетс зависимость,ее А-Г о гсв зывающа абсолютную погрешность55 1де АТ погрешность термопары. °С; F термопары с измер емой температурой Т иФункци , равна Fi/J0.Thus, there is a relationship, its AG, which determines the absolute error 55 1 AT, thermocouple error. ° C; F thermocouples with measured temperature T and Function equal to Fi / J0.

Эпо«а«ам гВеличина 0 зависит на основании (2) иEpo "a" am g The value 0 depends on the basis of (2) and

t U vГ« С v. -т - Пt U vГ «С v. -t - P

Однако величина ДЕ не может быть J от Т и г Если зависимости Ед и принципиально определена, т. к. неизвест- Е нелинейны от температуры, то величинаHowever, the DE cannot be J on T and r. If the dependences of Ed are fundamentally determined, since the unknown E is non-linear with temperature, then the quantity

в также зависит от температуры, а если линейны, то не зависит от температуры, а только от величины г. Рассмотрим случай, когда величина в не зависит от температуры . В этом случае величина в однозначноc also depends on temperature, and if they are linear, it does not depend on temperature, but only on the value of r. We consider the case when the value of c does not depend on temperature. In this case, the value of

определ ет конкретную реализацию величины ЕП по фактору т, т. е. по величин вцdetermines the concrete realization of the value of EP by the factor m, i.e., by the values of

можно определить градуировочную характеристику Е в данный момент времени г (т, е. в тот момент, когда определ лись величины Е п и Е пд -А если известна зависимость EJ-J f(T), то можно легко определить погрешность измерени ЛЕ (или ДТ). Чтобы величина в также не зависелаit is possible to determine the calibration characteristic of E at a given instant of time r (t, i.e., at the moment when the values of E p and E pd -A were determined if the dependence EJ-J f (T) is known, then it is easy to determine the measurement error ЛЕ (or DT). So that the value of in also does not depend

от температуры Т и в случае нелинейной зависимости Е и Ед от Т можно определить величину в по формулеon temperature T and in the case of a nonlinear dependence of E and Ed on T, we can determine the value of in the formula

00

Кп,Kp

(13)(thirteen)

где Кп - поправочный множитель (коэффициент ), который в общем виде равенwhere Kp is the correction factor (coefficient), which in general is

, г).(14) Но так как нелинейность градуировочных характеристик от величины г измен етс очень мало, то можно прин ть, что коэффициент Кп от г не измен етс . Следовательно , можно записать:, g). (14) But since the nonlinearity of the calibration characteristics of the quantity r varies very little, it can be assumed that the coefficient of Kn from r does not change. Therefore, you can write:

Кп МТ).(15) Так как точное значение измер емой температуры Т не известно, то в данном случае можно прин тьKp MT). (15) Since the exact value of the measured temperature T is not known, in this case we can take

Т «Тх, (16) где Тх - измер ема температура Т, которую показывает прибор, градуированный по начальной градуировочной характеристике, т. е.поЕТо.Т «Тх, (16) where Тх is the measured temperature Т, which is shown by a device calibrated by the initial calibration characteristic, i.e., by temperature.

Таким образом, измер ема температура будет определ тьс по формуле на основании (12):Thus, the measured temperature will be determined by the formula based on (12):

+ (6|), + (6 |),

(17)(17)

где Тх - значение температуры, определенное по начальной градуировочной характеристике .where Tx is the temperature value determined by the initial calibration characteristic.

Зависимость (12) с учетом (13), полученна на основании зависимостей (2) и (7), определ етс конкретной конструкцией термопары, а точнее дл конкретной конструкции термоэлектрического преобразовател , дл конкретных условий эксплуатации.Dependence (12), taking into account (13), obtained on the basis of dependences (2) and (7), is determined by the specific design of the thermocouple, and more specifically for the specific design of the thermoelectric converter, for specific operating conditions.

В общем случае под дестабилизирующим фактором следует понимать врем , радиационное и химическое воздействие, вли ние магнитного пол , давлени и т. п.In general, a destabilizing factor should be understood as time, radiation and chemical exposure, the influence of a magnetic field, pressure, etc.

Основна зависимость (12) представл ет собой усредненную зависимость, определенную экспериментальным путем на некотором количестве экземпл ров термоэлектрических преобразователей конкретного типа. Вид такой зависимости дл хромельалюмелевой термопары (ХА) с диаметром термоэлектродов 1, 2 мм и добавочного термоэлектрода из хромел 0,7 ммThe main dependence (12) is the averaged dependence determined experimentally on a certain number of instances of thermoelectric converters of a specific type. The form of such a dependence for a chromel-alumel thermocouple (HA) with a diameter of thermoelectrodes of 1, 2 mm and an additional thermoelectrode of chromel 0.7 mm

приведен на фиг, 3.shown in FIG. 3.

ТЭДС Ед термопары типа ХА измен етс в пределах от 0 до max, что более точно поддаетс измерению.TEDS Unit XA thermocouple varies from 0 to max, which is more accurately measurable.

При измерени х ТЭДС Е и ЕА и математической обработке по формуле (13) погрешность может быть доведена до ДрГ 1-2%. Поэтому обща погрешностьWhen measuring the TEMF E and EA and mathematical processing according to formula (13), the error can be brought up to DRG of 1-2%. Therefore, the total error

(18)(eighteen)

АТ Ч2+Дрг2 АрЕсли погрешность ДТ известна даже с погрешностью , равной ДТ «а25%, то имеетс колоссальный выигрыш в длительности эксплуатации (или ресурсе) термопары или вы- игрыш в точности измерени температуры. Сказанное можно по снить примером.AT Ch2 + Drg2 Ap If the error of the DT is known even with an error equal to DT а a25%, then there is a tremendous gain in the duration of operation (or resource) of the thermocouple or a gain in the accuracy of temperature measurement. This can be illustrated by example.

Допустим, имеетс термопара, у которой при температуре 1000°С технический ресурс, обусловленный допускаемой по- грешностью 1%, т. е. 10°С, составл ет 10000 ч. Если термопара будет эксплуатироватьс дальше, погрешность будет расти. Например в момент времени гз произведено измерение ТЭДС Е п и Е тьд при тем- 00Suppose there is a thermocouple in which the technical resource at a temperature of 1000 ° C, due to an allowable error of 1%, i.e. 10 ° C, is 10,000 hours. If the thermocouple is operated further, the error will increase. For example, at time instant gz, a measurement of the TEDS E p and E td at

пературе Тх. При этом прибор покажет температуру Тп 1000°С. Определ ют отношение Е гзЯ/Е гз По известной зависимости (12), св зывающей величинуPerature Th. In this case, the device will show a temperature of 1000 ° C. Determine the ratio E rzN / E rz Using the well-known dependence (12), which relates the quantity

погрешности ДТ (или Д Е ) с величиной О (фиг. 3), определ ют ДТ , которое, например, равно 40°С. По зависимости (17) определ ют фактическую темперауру Тх:the errors of DT (or D E) with a value of O (Fig. 3) determine DT, which, for example, is 40 ° C. According to dependence (17), the actual temperature Tx is determined:

ДТ ЮОО+40 1040°С. DT YuOO + 40 1040 ° С.

Случайна составл юща погрешности ДТ составл ет:The random component of the DT error is:

ДТ 25% 1Пор /«ом 100% 10 с 1 Формула изобретени DT 25% 1 Pore / "ohm 100% 10 s 1 Claims

Способ определени температуры, заключающийс в размещении в зоне измере- ни трехэлектродной термопары и измерении термоэдс Е на свободных концах двух ее разноименных термоэлектродов, отличающийс тем, что, с цельюA method for determining the temperature, which consists in placing a three-electrode thermocouple in the measurement zone and measuring the thermoelectric power E at the free ends of its two unlike thermoelectrodes, characterized in that, for the purpose of

повышени точности в услови х длительной эксплуатации под воздействием дестабилизирующих факторов, измер ют термоэдс Ед на свободных концах одного из двух разноименных термоэлектродов термопары и третьего термоэлектрода, выполненного из того же материала, но с другим диаметром,improving the accuracy under conditions of long-term operation under the influence of destabilizing factors, measure the thermoelectric power Ed at the free ends of one of the two unlike thermoelectrodes of the thermocouple and the third thermoelectrode made of the same material, but with a different diameter,

а температуру контролируемой зоны опре- дел ют по формулеand the temperature of the controlled zone is determined by the formula

F ().F ().

где Тп - температура, определ ема по гра- дуировочной характеристике доухэлектрод- ной термопары,where Tn is the temperature, determined by the calibration characteristic of the pre-electrode thermocouple,

Фи. /Phi. /

Фи.2 .Fi. 2.

Фиг.ЗFig.Z

Редактор Е. РошковаEditor E. Roshkova

Составитель Н. СоловьеваCompiled by N. Soloviev

Техред М, Моргентал Корректор О. КравцоваTehred M, Morgental Proofreader O. Kravtsova