RU2194257C1

RU2194257C1 - Method for testing technical thermoelectric temperature transducer

Info

Publication number: RU2194257C1
Application number: RU2001133786A
Authority: RU
Inventors: А.В. Белевцев; А.В. Каржавин; А.А. Улановский
Original assignee: ООО "Производственная компания "ТЕСЕЙ"
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method involves heating at the same time a technical thermocouple and standard temperature-measuring instrument to several fixed temperature values and comparing the readings in temperature range from 300 to 1100 C. Cable-type thermoelectric temperature transducer of nichrosyl-nisyl alloy is selected as the standard temperature-measuring instrument that has been used in the working temperature range not more than 50 times. EFFECT: low cost test process. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки технических термоэлектрических преобразователей, не содержащих драгоценные металлы. The invention relates to measuring technique and can be used to verify technical thermoelectric converters that do not contain precious metals.

Известен способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур от 300 до 1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний. В качестве эталонного средства измерения в известном способе применяют платинородий-платиновые термоэлектрические преобразователи /Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи технических термоэлектрических приборов. Методы и средства поверки. ГОСТ 8.338-78, ГОССТАНДАРТ, М., 1979, с.1-10/.A known method of verification of technical thermoelectric converters in the temperature range from 300 to 1100 ^o C, including the joint heating of a technical thermocouple with a reference means of measurement to several fixed temperatures and comparing their readings. As a reference measure in the known method, platinum rhodium-platinum thermoelectric converters are used / State system for ensuring the uniformity of measurements. Thermocouples of technical thermoelectric devices. Methods and means of verification. GOST 8.338-78, GOSSTANDART, M., 1979, p.1-10 /.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что содержащие платину высокоточные эталонные средства измерения имеют высокую стоимость. Выпуск их ограничен, а при большом объеме доверительных работ они довольно быстро метрологически изнашиваются от частого термоциклирования и загрязнения различными примесями, перешедшими с термоэлектродов или защитной арматуры технических термопреобразователей. The disadvantages of this method include the fact that containing platinum high-precision reference measuring instruments have a high cost. Their release is limited, and with a large amount of trust work, they quickly wear out metrologically from frequent thermal cycling and contamination with various impurities transferred from thermoelectrodes or protective fittings of technical thermal converters.

Авторы решали задачу по созданию менее дорогого способа поверки технических термоэлектрических преобразователей. The authors solved the problem of creating a less expensive way to verify technical thermoelectric converters.

Для решения поставленной задачи предлагается способ поверки технических термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур 300-1100^oС, включающий совместный нагрев технической термопары с эталонным средством измерения до нескольких фиксированных температур и сравнение их показаний. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве эталонного средства измерений применяют кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил, который ранее использовался в рабочем диапазоне температур не более 50 раз.To solve this problem, a method for verifying technical thermoelectric converters in the temperature range 300-1100 ^o C, including co-heating a technical thermocouple with a standard measuring instrument to several fixed temperatures and comparing their readings, is proposed. A distinctive feature of the proposed method is that a nichrosil-nisil cable thermoelectric transducer, which was previously used no more than 50 times in the operating temperature range, is used as a standard measuring instrument.

Как показывают исследования, проведенные авторами изобретения, термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил имеет хорошую стабильность в течение 50 термоциклов и может быть использован в качестве эталонного средства измерения температуры в пределах указанного рабочего ресурса. Таким образом достигается технический результат. As studies conducted by the inventors show, the nichrosil-nisil thermoelectric converter has good stability for 50 thermal cycles and can be used as a standard means of measuring temperature within the specified operating resource. Thus, a technical result is achieved.

На фигурах 1, 2 и 3 представлены результаты исследования влияния термоциклирования на индивидуальную статическую характеристику преобразователя нихросил-нисил для точек затвердевания меди, алюминия и цинка соответственно, где 1 - показания преобразователя нихросил-нисил, 2 - величина номинальной статической характеристики при указанной температуре. Из представленных графических материалов видно, что в пределах 50 термоциклов отклонение термоэдс в точке затвердевания меди не превышает 80 мкВ или около 2,1^oС. При этом следует учесть, что 50 термоциклов - это почти календарный квартал ежедневных поверок, а стоимость кабельного преобразователя нихросил-нисил примерно в 20 раз ниже стоимости эталонного платинородий-платинового преобразователя.Figures 1, 2 and 3 show the results of a study of the effect of thermal cycling on the individual static characteristics of a nichrosil-nisil transducer for the solidification points of copper, aluminum and zinc, respectively, where 1 is the reading of the nichrosil-nisil transducer, 2 is the value of the nominal static characteristic at the indicated temperature. From the graphic materials presented, it can be seen that within 50 thermal cycles the deviation of the thermoelectric power at the solidification point of copper does not exceed 80 μV or about 2.1 ^o C. Moreover, it should be noted that 50 thermal cycles are almost a calendar quarter of daily calibrations, and the cost of the cable converter -Nisil is approximately 20 times lower than the cost of the reference platinum-rhodium-platinum converter.

Способ осуществляют следующим образом. Термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил градуируют по эталонному платинородий-платиновому преобразователю для определения индивидуальной статической характеристики в нескольких точках на разных уровнях температур. Затем помещают преобразователь нихросил-нисил совместно с поверяемыми рабочими преобразователями в вертикальную или горизонтальную трубчатую печь, нагревают печь до заданного значения температуры с допускаемым отклонением не более чем ±10^oС и сравнивают показания при всех заданных значениях температуры. При этом следят за тем, чтобы количество термоциклов, которым был подвергнут эталонный термоэлектрический преобразователь, не превышало 50. Результаты измерений обрабатывают по стандартной методике.The method is as follows. The thermoelectric converter nichrosil-nisil is graduated according to the reference platinum-rhodium-platinum converter to determine an individual static characteristic at several points at different temperature levels. Then the nichrosil-nisil converter is placed together with the verified working converters in a vertical or horizontal tubular furnace, the furnace is heated to a predetermined temperature value with an allowable deviation of not more than ± 10 ^° C and the readings are compared at all given temperature values. In this case, make sure that the number of thermal cycles to which the reference thermoelectric converter was subjected does not exceed 50. The measurement results are processed according to the standard method.

Пример конкретного выполнения способа. Кабельный термоэлектрический преобразователь нихросил-нисил после изготовления градуировали по эталонной платиновой термопаре 2 разряда, имеющей предел допускаемой погрешности 0,6^oС. Для термоэлектрического преобразователя нихросил-нисил номинальная статическая характеристика E=f(T) в диапазоне 300-1100^oС описывается полиномом 4-й степени с точностью до 1 мкВ, где Е - термоэдс, Т - температура. Для определения индивидуальной статической характеристики была проведена поверка в девяти точках диапазона по четыре измерения в каждой, отличающихся друг от друга не более чем на 0,1^oС, с интервалом через 100^oС, включая граничные точки. Среднеквадратичное отклонение измеренных значений термоэдс от расчетной кривой в температурном эквиваленте не превысило ±0,15^oС (6 мкВ). Доверительная граница случайной погрешности составила ±0,29^oС, систематическая погрешность ±0,70^oС и общая погрешность поверки ±0,90^oС. Таким образом был получен эталонный кабельный термоэлектрический преобразователь, при помощи которого в течение 3-х месяцев было проверено 200 технических термоэлектрических преобразователей типа ХА, HH, ХК ЖК в диапазоне 300-1100^oС по стандартному методу прямого сравнения. При этом количество термоциклов составило 50. Контрольная поверка 50% указанных рабочих термопреобразователей, проведенная по платинородий-платиновому эталонному термопреобразователю, подтвердила результаты, полученные по преобразователю нихросил-нисил.An example of a specific implementation of the method. The nichrosil-nisil cable thermoelectric converter after manufacturing was graduated using a 2-digit reference platinum thermocouple having a margin of error of 0.6 ^o C. For the nichrosil-nisil thermoelectric converter, the nominal static characteristic E = f (T) in the range 300-1100 ^o C is described by a polynomial 4th degree with an accuracy of 1 μV, where E - thermopower, T - temperature. To determine an individual static characteristic, verification was carried out at nine points in the range of four measurements in each, differing from each other by no more than 0.1 ^° C, with an interval of 100 ^° C, including boundary points. The standard deviation of the measured values of the thermopower from the calculated curve in the temperature equivalent did not exceed ± 0.15 ^o C (6 μV). The confidence margin of the random error was ± 0.29 ^o С, the systematic error was ± 0.70 ^o С and the total calibration error was ± 0.90 ^o С. Thus, we obtained a standard cable thermoelectric converter, with the help of which for 3 months 200 technical thermoelectric converters of the type ХА, HH, ХК ЖК were tested in the range 300-1100 ^o С according to the standard direct comparison method. The number of thermal cycles amounted to 50. Control verification of 50% of these working thermal converters, carried out on platinum-rhodium-platinum reference thermal converter, confirmed the results obtained on the nichrosil-nisil converter.

Таким образом, назначив предел погрешности эталонного кабельного термоэлектрического преобразователя нихросил-нисил в ±3^oС и рабочий ресурс в пределах 50 термоциклов в диапазоне 300-1100^oС, можно получить недорогой способ поверки технических термоэлектрических преобразователей 1 класса, не содержащих драгоценных металлов. Предельная погрешность способа включает как погрешность поверки самого эталонного термоэлектрического преобразователя, так и возможный дрейф в течение рабочего ресурса ±2,1^oС.Thus, by setting the error margin of the reference cable thermoelectric converter nichrosil-nisil to ± 3 ^° C and a working life of 50 thermal cycles in the range of 300-1100 ^° C, an inexpensive way to verify technical grade 1 thermoelectric converters that do not contain precious metals can be obtained. The marginal error of the method includes both the error of verification of the reference thermoelectric converter itself and the possible drift during the working life of ± 2.1 ^o C.

Claims

A method for checking technical thermoelectric converters in the temperature range 300 - 1100 ^o C, including co-heating a technical thermocouple with a standard measuring instrument to several fixed temperatures and comparing their readings, characterized in that a nichrosil-nickel cable thermoelectric converter is used as a standard measuring instrument, which before calibration, it was used no more than 50 times in the operating temperature range.