RU2622094C1 - Method of determination of the temperature field - Google Patents

Method of determination of the temperature field Download PDF

Info

Publication number
RU2622094C1
RU2622094C1 RU2016123843A RU2016123843A RU2622094C1 RU 2622094 C1 RU2622094 C1 RU 2622094C1 RU 2016123843 A RU2016123843 A RU 2016123843A RU 2016123843 A RU2016123843 A RU 2016123843A RU 2622094 C1 RU2622094 C1 RU 2622094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
sensor
temperature field
furnace
points
Prior art date
Application number
RU2016123843A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Лысенко
Максим Викторович Крисковец
Виктор Викторович Касаткин
Дарья Александровна Петрова
Станислав Васильевич Буринский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна"
Priority to RU2016123843A priority Critical patent/RU2622094C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2622094C1 publication Critical patent/RU2622094C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2213/00—Temperature mapping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: method of determining the temperature field in the region of the furnace working space during heating is proposed, in which a temperature sensor of a one-time use temperature field is placed in the region of the working space of the furnace and a temperature field influenced by the temperature field sensor is determined. After stopping the effect of the temperature field on the temperature field sensor, the characteristics of the temperature field sensor fixed by the sensor elements under the influence of the temperature field are determined. Determining the temperature in the area of the location of the sensor elements, and the temperature and the values of the coordinates of the points of temperature determination in the area of the working space of the furnace are judged on the distribution of the temperature field in the working volume of the furnace. Moreover, the temperature field sensor, made in the form of a flexible electroconductive yarn based on carbon, consisting of elements forming a single unit in the filament and fixing the maximum temperature in the region of their location from the temperature range of the created temperature field, is placed in the area of the working space of the furnace with the subsequent filling the working volume of the furnace with a chemically inert medium to the sensor. The temperature of the created temperature field is set in the range from 600 to 3000°C and determine the values of the electrical resistance along the length of the sensor at selected points corresponding to the points with the coordinates of the points of determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, with an accuracy in the length of 0.4 mcm. Determining the temperature values at selected points along the length of the sensor by comparing the results obtained with the electrical resistance of the sensor to the previously constructed calibration curve of the electrical resistance of the sensor against temperature and based on previously determined temperatures at selected points and the coordinates of these points corresponding to the coordinates of the points of the temperature field in the region space of the working volume of the furnace, determine the temperature field in the space of the working volume furnaces with a temperature accuracy up to 0.267×10-7 °C.
EFFECT: increasing the accuracy of measuring the temperature field.
8 tbl, 16 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при тепловых испытаниях печей, применяемых для высокотемпературных обработок материалов, например карбонизации, для определения температурных полей внутри печи.The present invention relates to the field of thermometry and can be used in thermal testing of furnaces used for high-temperature processing of materials, such as carbonization, to determine the temperature fields inside the furnace.

Из уровня техники известен способ определения температуры путем измерения датчиком температуры - контактным термоприемником, который помещают в исследуемую среду и определяют температуру этой среды [Патент РФ 2330250 C1, G01K 7/02, G01K 1/08. Способ измерения температуры, 25.12. 2006]. Недостатком этого способа является то, что датчик статично закреплен в пространстве печи, следовательно, для получения значений температуры в различных точках рабочего пространства печи необходимо перемещать датчик, что сложно осуществлять во время процесса термообработки материала.The prior art method for determining the temperature by measuring a temperature sensor - contact thermocouple, which is placed in the test medium and determine the temperature of this medium [RF Patent 2330250 C1, G01K 7/02, G01K 1/08. The method of measuring temperature, 25.12. 2006]. The disadvantage of this method is that the sensor is statically fixed in the space of the furnace, therefore, to obtain temperature values at various points in the working space of the furnace, it is necessary to move the sensor, which is difficult to carry out during the heat treatment of the material.

Из уровня техники известен способ определения температуры путем измерения датчиком температуры - термопарой [Патент РФ 2475712 C1, G01K 7/02, G01K 7/16. Способ измерения температуры термопарами, 20.02.2013].The prior art method for determining the temperature by measuring a temperature sensor with a thermocouple [RF Patent 2475712 C1, G01K 7/02, G01K 7/16. The method of measuring temperature with thermocouples, 02/20/2013].

Недостатком данного способа является то, что датчик не фиксирует максимальную температуру температурного поля и поэтому для определения максимальной температуры в области пространства расположения датчика во время измерения температурного поля необходимо постоянно следить за термо-ЭДС на термопарах, постоянно фиксируя все значения термо-ЭДС и определяя его максимальное значение, соответствующее максимальной температуре в области пространства расположения датчика. Также недостатком является то, что для определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи возникает необходимость размещения большого количества разрозненных (не объединенных в единое целое) термопар внутри печи и, в результате этого, необходимо большое число выводов концов датчика из печи, которые должны быть электрически изолированы от корпуса печи, что усложняет работу с такими датчиками, усложняет или делает невозможной техническую реализацию определения температурного поля печи.The disadvantage of this method is that the sensor does not record the maximum temperature of the temperature field, and therefore, to determine the maximum temperature in the area of the sensor’s space during the measurement of the temperature field, it is necessary to constantly monitor the thermo-EMF on thermocouples, constantly fixing all the values of thermo-EMF and determining it the maximum value corresponding to the maximum temperature in the region of the sensor location space. Also, the disadvantage is that in order to determine the temperature field in the region of the space of the furnace’s working volume, it becomes necessary to place a large number of disparate (not integrated) thermocouples inside the furnace and, as a result, a large number of conclusions of the sensor ends from the furnace, which should be they are electrically isolated from the furnace body, which complicates the work with such sensors, complicates or makes impossible the technical implementation of determining the temperature field of the furnace.

Из уровня техники известен способ дистанционного измерения температурного поля путем измерения датчиком температурного поля - измерительным тепловизором [Патент РФ 2424496 C2, G01J 5/08, G01J 5/50, G01N 21/00, H04N 5/33. Способ дистанционного измерения температурного поля, 07.09.2009].The prior art method for remote measurement of the temperature field by measuring the temperature field sensor - measuring thermal imager [RF Patent 2424496 C2, G01J 5/08, G01J 5/50, G01N 21/00, H04N 5/33. The method of remote measurement of the temperature field, 09/07/2009].

Недостатком этого способа является то, что датчик не фиксирует максимальную температуру температурного поля и поэтому для определения максимальной температуры в области пространства расположения датчика во время измерения температурного поля необходимо постоянно формировать цифровые ИК изображения с реперной площадки, фиксируя все пиксели ИК изображения и определяя максимальное значение температуры в области пространства расположения датчика, используя зависимость пикселя цифрового ИК изображения от температуры абсолютно черного тела. Также недостатком датчика является то, что для определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи возникает необходимость размещения большого количества разрозненных (не объединенных в единое целое) площадок для измерения температуры внутри печи и, в результате того, что используется тепловизор, необходимо размещать реперные точки только в прямой видимости тепловизора, что усложняет работу с такими датчиками, усложняет или делает невозможной техническую реализацию определения температурного поля печи, особенно в труднодоступных местах.The disadvantage of this method is that the sensor does not record the maximum temperature of the temperature field, and therefore, to determine the maximum temperature in the area of the sensor’s space during the measurement of the temperature field, it is necessary to constantly generate digital IR images from the reference area, fixing all the pixels of the IR image and determining the maximum temperature in the area of the sensor’s location space, using the temperature dependence of the pixel of the digital IR image on absolutely black on the body. Another disadvantage of the sensor is that in order to determine the temperature field in the area of the space of the furnace’s working volume, it becomes necessary to place a large number of disparate (not combined into a single whole) areas for measuring temperature inside the furnace and, as a result of the fact that a thermal imager is used, it is necessary to place reference points only in the direct line of sight of the thermal imager, which complicates the work with such sensors, complicates or makes impossible the technical implementation of determining the temperature field of the furnace, especially but in hard to reach places.

Наиболее близким к заявленному способу определения температурного поля является способ определения температурного поля в области пространства, состоящий в том, что в область определения температурного поля в химически инертную среду помещают датчик измерения температурного поля разового использования для высокотемпературных печей со средой, химически инертной по отношению к датчику, представляющий собой набор элементов, каждый из которых состоит из комплекта не менее, чем из трех керамических пироскопов - конусов Зегера, с тремя последовательными номерами, которые соответствуют последовательным температурам плавления пироскопов [Луке Г. Экспериментальные методы в неорганической химии. М.: Мир, 1965 - С. 109], создают температурное поле, которое воздействует на датчик, прекращают воздействие температурного поля на датчик, определяют характеристики датчика, зафиксированные элементами датчика под воздействием температурного поля, анализируют разницу в характеристиках элементов датчика до воздействия температурным полем и после него, по разнице характеристик определяют максимальное значение температуры в области пространства расположения элементов датчика.Closest to the claimed method for determining the temperature field is a method for determining the temperature field in the space region, consisting in the fact that a temperature-measuring sensor of a one-time use for high-temperature furnaces with a medium chemically inert with respect to the sensor is placed in a region of determining the temperature field in a chemically inert medium , which is a set of elements, each of which consists of a set of at least three ceramic pyroscopes - Zeger cones, with three edovatelnymi numbers that correspond to successive melting temperatures piroskopov [Luca G. Experimental Methods in inorganic chemistry. M .: Mir, 1965 - S. 109], create a temperature field that acts on the sensor, stop the influence of the temperature field on the sensor, determine the characteristics of the sensor, recorded by the elements of the sensor under the influence of the temperature field, analyze the difference in the characteristics of the elements of the sensor before exposure to the temperature field and after it, by the difference in characteristics, the maximum temperature value in the region of the space of the arrangement of the sensor elements is determined.

Согласно данному способу, для измерения температурного поля с помощью керамических пироскопов, которые изготавливаются высотой не менее 31,5 мм, комплект из 3*N пироскопов, где N - число точек пространства в областях рабочего объема печи, где надо определить температурное поле, размещают строго вертикально на шамотовых пластинах, затем помещают в рабочий объем печи в химически инертную среду (по отношению к керамическим пироскопам инертной средой является воздух), в рабочем объеме печи создают температурное поле, которое хотят измерить, в интервале температур от 600 до 2000°C. Температурой области пространства рабочего объема печи считают температуру плавления того конуса, вершина которого согнется и коснется шамотовой пластины, остальные пироскопы являются контрольными, к моменту, когда пироскоп со средним номером коснется пластины, пироскоп с низшим номером должен совсем расплавится, а с высшим - только наклонится. Датчик является датчиком разового действия, так как происходит необратимое изменение его физического состояния: пироскопы изгибаются или расплавляются. Таким образом, определяют максимальную температуру температурного поля в пространстве с координатами расположения объемов элементов датчика, каждый из которых состоит из 3-х пироскопов, подобранных по температуре для данной области пространства.According to this method, to measure the temperature field using ceramic pyroscopes that are made at least 31.5 mm high, a set of 3 * N pyroscopes, where N is the number of space points in the areas of the furnace’s working volume where the temperature field must be determined, is placed strictly vertically on chamotte plates, then placed in the working volume of the furnace in a chemically inert medium (with respect to ceramic pyroscopes, the inert medium is air), in the working volume of the furnace create a temperature field that they want to measure in ervale temperatures from 600 to 2000 ° C. The temperature of the space area of the furnace’s working volume is considered to be the melting temperature of that cone, the top of which will bend and touch the chamotte plate, the remaining pyroscopes are control, by the time the pyroscope with the middle number touches the plate, the pyroscope with the lowest number should completely melt, and only with the higher one . The sensor is a one-time sensor, since an irreversible change in its physical state occurs: the pyroscopes bend or melt. Thus, the maximum temperature of the temperature field in space is determined with the coordinates of the volumes of the sensor elements, each of which consists of 3 pyroscopes selected by temperature for a given area of space.

Данный способ обладает рядом недостатков. Во-первых, данный способ позволяет измерять температуру только до 2000°C за счет использования керамических пироскопов, во-вторых, область пространства определения температурного поля не может быть менее объема элемента датчика из трех пироскопов, что делает невозможным измерение температурного поля в малых пространствах и труднодоступных местах, в-третьих, точность определения температуры керамическими пироскопами составляет ±20°C, в-четвертых, для определения температурного поля в требуемых точках области пространства рабочего объема печи в количестве N требуется N элементов датчика, состоящих из большого числа пироскопов равного 3*N пироскопов. При этом пироскопы и, соответственно, элементы датчика ими образованные не объединены в единое целое и требуют дополнительных технических устройств для их позиционирования в области пространства рабочего объема печи, что усложняет технологию измерения температурного поля. В-пятых, необходимо заранее знать примерный диапазон температур в конкретной области пространства, чтобы разместить в этой области пространства пироскопы с определенными, последовательными номерами.This method has several disadvantages. Firstly, this method allows the temperature to be measured only up to 2000 ° C through the use of ceramic pyroscopes, and secondly, the region of the temperature field determination space cannot be less than the volume of the sensor element of three pyroscopes, which makes it impossible to measure the temperature field in small spaces and in hard-to-reach places, thirdly, the accuracy of temperature determination by ceramic pyroscopes is ± 20 ° C, fourthly, to determine the temperature field at the required points in the area of the working volume space furnace in an amount required N N sensor elements consisting of a large number piroskopov equal to 3 * N piroskopov. Moreover, the pyroscopes and, accordingly, the sensor elements formed by them are not integrated into a single whole and require additional technical devices for their positioning in the area of the working volume of the furnace, which complicates the technology for measuring the temperature field. Fifth, it is necessary to know in advance the approximate temperature range in a specific area of space in order to place pyroscopes with specific, sequential numbers in this area of space.

Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение точности измерения температурного поля по координате рабочего объема печи в диапазоне температур от 600 до 3000°C за счет увеличения количества точек измерения температуры рабочего объема печи путем использования датчика, состоящего из элементов, образующих единое целое в составе нити, при одновременном упрощении размещения элементов датчика в печи, в том числе в малых объемах и труднодоступных местах.The technical result of the claimed invention is to eliminate these drawbacks, namely: improving the accuracy of measuring the temperature field by the coordinate of the working volume of the furnace in the temperature range from 600 to 3000 ° C by increasing the number of measuring points of the temperature of the working volume of the furnace by using a sensor consisting of elements forming a single unit in the composition of the thread, while simplifying the placement of sensor elements in the furnace, including in small volumes and inaccessible places.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи при нагреве, включающем то, что в область пространства рабочего объема печи помещают датчик температурного поля разового использования, создают подлежащее определению температурное поле, воздействующее на датчик температурного поля, после прекращения воздействия температурного поля на датчик температурного поля определяют характеристики датчика температурного поля, зафиксированные элементами датчика под воздействием температурного поля, определяют температуру в области пространства расположения элементов датчика, по значениям температуры и значениям координат точек определения температуры в области пространства рабочего объема печи судят о распределении температурного поля в рабочем объеме печи, в качестве датчика температурного поля, используют гибкую электропроводящую нить на основе углерода, состоящую из элементов, образующих единое целое в составе нити и фиксирующих максимальную температуру в области пространства их расположения из диапазона температур создаваемого температурного поля, которую размещают в области пространства рабочего объема печи, с последующим заполнением рабочего объема печи химически инертной к датчику средой, температуру создаваемого температурного поля задают в диапазоне от 600 до 3000°C, определяют значения электрического сопротивления по длине датчика в выбранных точках, соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, с точностью по длине от 0,4 мкм, определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координатах этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи с точностью по температуре до 0,267×10-7°C.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace during heating, which includes the fact that the sensor of the temperature field of a single use is placed in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field to be determined is applied, which acts on the temperature field sensor, after the termination of the effect of the temperature field on the temperature field sensor, the characteristics of the temperature field sensor recorded by the elements are determined a sensor under the influence of a temperature field, determine the temperature in the area of the space where the sensor elements are located, judge by the temperature values and the coordinates of the temperature determination points in the space of the furnace’s working volume the distribution of the temperature field in the furnace’s working volume, use a flexible electrically conductive thread as a temperature sensor based on carbon, consisting of elements forming a single whole in the composition of the thread and fixing the maximum temperature in the space region their location from the temperature range of the created temperature field, which is placed in the space of the working volume of the furnace, followed by filling the working volume of the furnace with a medium chemically inert to the sensor, the temperature of the created temperature field is set in the range from 600 to 3000 ° C, the electrical resistance values are determined along the length a sensor at selected points corresponding to points with the coordinates of the points for determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, with an accuracy of length from 0.4 μm determine the temperature at selected points along the length of the sensor by comparing the results of the sensor’s electrical resistance with a pre-constructed calibration curve of the sensor’s electrical resistance versus temperature and determine the temperature field based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the area of the furnace’s working volume in the area of the working space of the furnace with an accuracy of temperature up to 0.267 × 10 -7 ° C.

Существенными отличиями заявляемого способа измерения температурного поля является то, что датчик температурного поля, выполненный в виде гибкой электропроводящей нити на основе углерода, состоящей из элементов, образующих единое целое в составе нити и фиксирующих максимальную температуру в области пространства их расположения из диапазона температур создаваемого температурного поля, размещают в области пространства рабочего объема печи, с последующим заполнением рабочего объема печи химически инертной к датчику средой, температуру создаваемого температурного поля задают в диапазоне от 600 до 3000°C, определяют значения электрического сопротивления по длине датчика в выбранных точках, соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, с точностью по длине от 0,4 мкм, определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координатах этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи с точностью по температуре до 0,267×10-7°C.Significant differences of the proposed method for measuring the temperature field is that the temperature field sensor, made in the form of a flexible electrically conductive carbon-based filament, consisting of elements forming a single whole in the composition of the filament and fixing the maximum temperature in the region of their location from the temperature range of the created temperature field , placed in the area of the space of the working volume of the furnace, followed by filling the working volume of the furnace with a chemically inert medium to the sensor, temperature the temperature field being created is set in the range from 600 to 3000 ° C, the electrical resistance values are determined along the sensor length at selected points corresponding to the points with the coordinates of the temperature field determination points in the region of the furnace working space, with an accuracy of 0.4 microns in length, determine the temperature at selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve of the electrical resistance detecting the temperature sensor and based on the previously determined temperature values at selected points and the coordinates of these points in the working volume of the furnace space is determined temperature field in the working volume of the furnace space to within the temperature to 0,267 × 10 -7 ° C.

В результате воздействия температурного поля в инертной по отношению к элементам датчика среде (азот, аргон, пиролизные газы) на материал нити на основе углерода из полиоксадиазола или полиакрилонитрила происходит образование углеродных электропроводящих кристаллитов, совокупность которых с длинной не менее 0,3 мкм является элементом датчика измерения температурного поля, образуют единое целое в составе нити, фиксируют максимальную температуру в данной области температурного поля, в результате изменения своего физико-химического состояния, а именно его электрического сопротивления, что позволяет после снятия температурного поля определять, какая была максимальная температура температурного поля до 3000°C в точках пространства с координатами вдоль расположения нити с длиной нити не менее 0,4 мкм с минимальным линейным разрешением 0,3 мкм с точностью по температуре до 0,267×10-7°C, повышение точности измерения температурного поля в малых объемах (малый объем определяется объемом, занимаемым датчиком диаметром 1 мкм и расстоянием между измерительными электродами от 0,3 мкм), за счет использования датчика измерения температурного поля, представляющего собой электропроводящую нить на основе углерода из полиакрилонитрила, и труднодоступных местах, за счет использования датчика измерения температурного поля, представляющего собой гибкую электропроводящую нить на основе углерода из полиоксадиазола. Заявленной совокупности признаков с получением указанных выше результатов в известном уровне техники не обнаружено, поэтому заявляемый способ измерения температурного поля обладает существенными отличиями.As a result of the influence of the temperature field in a medium inert with respect to the sensor elements (nitrogen, argon, pyrolysis gases) on the carbon-based filament material from polyoxadiazole or polyacrylonitrile, carbon conductive crystallites are formed, the combination of which with a length of at least 0.3 μm is a sensor element measurements of the temperature field, form a single whole in the composition of the filament, fix the maximum temperature in a given region of the temperature field, as a result of a change in its physicochemical state of the action, namely, its electrical resistance, which allows, after taking the temperature field, to determine what the maximum temperature of the temperature field was up to 3000 ° C at points in space with coordinates along the location of the thread with a thread length of at least 0.4 μm with a minimum linear resolution of 0.3 microns with an accuracy of a temperature up to 0,267 × 10 -7 ° C, increasing the accuracy of measurement of the temperature field in a small volume (small volume determined by the volume occupied by the sensor 1 micron in diameter and the distance between the measuring electrodes of 0.3 micron), s by using the temperature field of the probe, which is a conductive filament carbon-based, polyacrylonitrile, and remote places, through the use of the temperature field of the probe, which is a flexible electrically conductive carbon-based yarn of polyoxadiazole. The claimed combination of features with obtaining the above results is not found in the prior art, therefore, the inventive method for measuring the temperature field has significant differences.

Ниже представлено описание фигур, поясняющее сущность изобретения.The following is a description of the figures, explaining the essence of the invention.

На фиг. 1 представлена градуировочная кривая зависимости электрического сопротивления гибкой комплексной электропроводящей нити, состоящей из 1000 филаментов, на основе углерода из полиоксадиазола от конечной температуры термообработки (КТТО). Точка T1 соответствует температуре плавления Al равной 660,323°C, T2 - Ag=961,78°C, Т3-Au=1064,18°C, T4 - Cu=1084,62°C, Т5 - Ni=1455°C, T6 - Pt=1768,2°C, T7 - Al2O3=2053°C. Остальные точки, представленные на рисунке и обозначенные от M1 до M22, получены в результате измерений термопарой и пирометром.In FIG. Figure 1 shows a calibration curve of the electrical resistance of a flexible complex electrically conductive filament consisting of 1000 filaments based on carbon from polyoxadiazole versus the final heat treatment temperature (CTTO). Point T1 corresponds to a melting point of Al equal to 660.323 ° C, T2 - Ag = 961.78 ° C, T3-Au = 1064.18 ° C, T4 - Cu = 1084.62 ° C, T5 - Ni = 1455 ° C, T6 - Pt = 1768.2 ° C, T7 - Al 2 O 3 = 2053 ° C. The remaining points shown in the figure and marked from M1 to M22 were obtained as a result of measurements with a thermocouple and pyrometer.

На фиг. 2 представлена градуировочная кривая зависимости электрического сопротивления комплексной электропроводящей нити, состоящей из 1000 филаментов, на основе углерода из полиакрилонитрила от конечной температуры термообработки (КТТО). Точка T6 соответствует температуре плавления Pt равной 1768,2°C, T7 - Al2O3=2053°C, Т8 - Мо=2622°C. Остальные точки, представленные на рисунке и обозначенные от M11 до М26, получены в результате измерений термопарой и пирометром.In FIG. Figure 2 shows a calibration curve of the electrical resistance of a complex electrically conductive filament, consisting of 1000 filaments, based on carbon from polyacrylonitrile on the final heat treatment temperature (CTTO). Point T6 corresponds to the melting point Pt of 1768.2 ° C, T7 - Al 2 O 3 = 2053 ° C, T8 - Mo = 2622 ° C. The remaining points shown in the figure and marked from M11 to M26 were obtained as a result of measurements with a thermocouple and pyrometer.

На фиг. 3 представлена градуировочная кривая зависимости электрического сопротивления монофиламентной электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила от конечной температуры термообработки (КТТО). Точка T6 соответствует температуре плавления Pt равной 1768,2°C, T7 - Al2O3=2053°C, Т8 - Mo=2622°C. Остальные точки, представленные на рисунке и обозначенные от M11 до M26, получены в результате измерений термопарой и пирометром.In FIG. Figure 3 shows a calibration curve of the electrical resistance of a monofilament electrically conductive filament based on carbon from polyacrylonitrile on the final heat treatment temperature (CTTO). Point T6 corresponds to a melting point Pt of 1768.2 ° C, T7 - Al 2 O 3 = 2053 ° C, T8 - Mo = 2622 ° C. The remaining points shown in the figure and marked from M11 to M26 were obtained as a result of measurements with a thermocouple and pyrometer.

На фиг. 4 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 4 поз. 1), расположенный в высокотемпературной печи (фиг. 4 поз. 2) и закрепленный в точках фиксации (фиг. 4 поз. 3), расположенных на верхней крышке печи. P1, P2 и т.д. до Р21 - номер ряда. РА, РВ и т.д. до PU - номер волокна в ряде. Поз. 4 - точка начала координат. Обозначение x является обозначением оси координат x. Обозначение y является обозначением оси координат y. Обозначение z является обозначением оси координат z.In FIG. 4 shows a sensor for measuring the temperature field (Fig. 4 pos. 1) located in a high-temperature furnace (Fig. 4 pos. 2) and fixed at the fixation points (Fig. 4 pos. 3) located on the top cover of the furnace. P1, P2, etc. up to P21 - row number. RA, PB, etc. up to PU - fiber number in a row. Pos. 4 - point of origin. The designation x is the designation of the x-axis. The designation y is the designation of the y coordinate axis. The designation z is the designation of the z axis.

На фиг. 5 представлен участок датчика измерения температурного поля (фиг. 5 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 5 поз. 5), подключенные к омметру (фиг. 5 поз. 6). Расстояние между измерительными электродами равно 10 мм. ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ20 - точки измерения электрического сопротивления вдоль длины датчика, расположенные посередине между измерительными электродами, таким образом, что расстояние между измерительным электродом и точкой измерения равно 5 мм. Шаг между точками измерения равен 10 см. Обозначение x является обозначением оси координат x.In FIG. 5 shows a portion of a temperature field measuring sensor (FIG. 5, pos. 1), to which measuring electrodes (FIG. 5, pos. 5), connected to an ohmmeter (FIG. 5, pos. 6), are connected. The distance between the measuring electrodes is 10 mm. TI0, TI1, etc. up to ТИ20 - measuring points of electrical resistance along the length of the sensor, located in the middle between the measuring electrodes, so that the distance between the measuring electrode and the measuring point is 5 mm. The step between the measurement points is 10 cm. The designation x is the designation of the x coordinate axis.

На фиг. 6 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 6 поз. 1), расположенный в высокотемпературной печи (фиг. 6 поз. 7), при этом часть датчика закреплена в зажимах (фиг. 6 поз. 9) в трубе отвода пиролизных газов (фиг. 6 поз. 8). Поз. 4 - точка начала датчика.In FIG. 6 shows a sensor for measuring the temperature field (Fig. 6 pos. 1) located in a high-temperature furnace (Fig. 6 pos. 7), while part of the sensor is fixed in the clamps (Fig. 6 pos. 9) in the pyrolysis gas exhaust pipe (Fig. 6). .6 item 8). Pos. 4 - start point of the sensor.

На фиг. 7 представлен участок датчика измерения температурного поля (фиг. 7 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 7 поз. 5), подключенные к омметру (фиг. 7 поз. 6). Расстояние между измерительными электродами равно 10 мм. ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ35 - точки измерения электрического сопротивления вдоль длины датчика, расположенные посередине между измерительными электродами, таким образом, что расстояние между измерительным электродом и точкой измерения равно 5 мм. Шаг между точками измерения равен 10 см. Обозначение ч является обозначением оси координат ч.In FIG. 7 shows a portion of a sensor for measuring a temperature field (FIG. 7, item 1), to which measuring electrodes (FIG. 7, item 5) are connected, connected to an ohmmeter (FIG. 7, item 6). The distance between the measuring electrodes is 10 mm. TI0, TI1, etc. up to TI35 - measuring points of electrical resistance along the length of the sensor, located in the middle between the measuring electrodes, so that the distance between the measuring electrode and the measuring point is 5 mm. The step between the measurement points is 10 cm. The designation h is the designation of the coordinate axis h.

На фиг. 8 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 8 поз. 1) в печи карбонизации (фиг. 8 поз. 10), датчик закреплен при помощи зажимов (фиг. 8 поз. 11, 12). Поз. 4 - точка начала координат.In FIG. Figure 8 shows a sensor for measuring the temperature field (Fig. 8, item 1) in a carbonization furnace (Fig. 8, item 10), the sensor is fixed with clamps (Fig. 8, item 11, 12). Pos. 4 - point of origin.

На фиг. 9 представлено сечение A-A фигуры 8, на котором датчик измерения температурного поля (фиг. 9 поз. 1) расположен в печи карбонизации (фиг. 9 поз. 10), датчик закреплен при помощи зажимов (фиг. 9 поз. 11, 12). Поз. 4 - точка начала координат. P1, P2 и т.д. до Р19 - номер ряда. Поз. 13 - рабочий объем печи. Обозначение y является обозначением оси координат х. Обозначение y является обозначением оси координат н.In FIG. 9 is a section A-A of FIG. 8, in which the temperature field measuring sensor (FIG. 9, pos. 1) is located in the carbonization furnace (FIG. 9, pos. 10), the sensor is secured with clamps (FIG. 9, pos. 11, 12). Pos. 4 - point of origin. P1, P2, etc. up to P19 - row number. Pos. 13 - the working volume of the furnace. The designation y is the designation of the x-axis. The designation y is the designation of the coordinate axis n.

На фиг. 10 представлен участок датчика измерения температурного поля (фиг. 10 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 10 поз. 5), подключенные к омметру (фиг. 10 поз. 6). Расстояние между измерительными электродами равно 5 мм. ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ70 - точки измерения электрического сопротивления вдоль длины датчика, расположенные посередине между измерительными электродами, таким образом, что расстояние между измерительным электродом и точкой измерения равно 2,5 мм. Шаг между точками измерения равен 5 см. Обозначение x является обозначением оси координат x.In FIG. 10 shows a portion of a sensor for measuring the temperature field (FIG. 10, pos. 1), to which measuring electrodes (FIG. 10, pos. 5), connected to an ohmmeter (FIG. 10, pos. 6), are connected. The distance between the measuring electrodes is 5 mm. TI0, TI1, etc. up to ТИ70 - measuring points of electrical resistance along the length of the sensor, located in the middle between the measuring electrodes, so that the distance between the measuring electrode and the measuring point is 2.5 mm. The step between the measurement points is 5 cm. The designation x is the designation of the x coordinate axis.

На фиг. 11 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 11 поз. 1) в печи графитации (фиг. 11 поз. 14), датчик закреплен при помощи зажимов (фиг. 11 поз. 15, 16). Поз. 4 - точка начала координат.In FIG. 11 shows a sensor for measuring the temperature field (Fig. 11 pos. 1) in a graphitization furnace (Fig. 11 pos. 14), the sensor is fixed with clamps (Fig. 11 pos. 15, 16). Pos. 4 - point of origin.

На фиг. 12 представлено сечение Б-Б фигуры 11, на котором датчик измерения температурного поля (фиг. 12 поз. 1) расположен в печи графитации (фиг. 12 поз. 14), датчик закреплен при помощи зажимов (фиг. 12 поз. 15, 16). Поз. 4 - точка начала координат. P1, P2 и т.д. до Р19 - номер ряда. Поз. 13 - рабочий объем печи. Обозначение x является обозначением оси координат х. Обозначение y является обозначением оси координат y.In FIG. 12 is a section B-B of figure 11, in which the temperature measurement sensor (FIG. 12, pos. 1) is located in a graphitization furnace (FIG. 12, pos. 14), and the sensor is secured with clamps (FIG. 12, pos. 15, 16 ) Pos. 4 - point of origin. P1, P2, etc. up to P19 - row number. Pos. 13 - the working volume of the furnace. The designation x is the designation of the x-axis. The designation y is the designation of the y coordinate axis.

На фиг. 13 представлен участок датчика измерения температурного поля (фиг. 13 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 13 поз. 5), подключенные к омметру (фиг. 13 поз. 6). Расстояние между измерительными электродами равно 5 мм. ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ70 - точки измерения электрического сопротивления вдоль длины датчика, расположенные посередине между измерительными электродами, таким образом, что расстояние между измерительным электродом и точкой измерения равно 2,5 мм. Шаг между точками измерения равен 5 см. Обозначение x является обозначением оси координат х.In FIG. 13 shows a portion of a sensor for measuring a temperature field (FIG. 13, pos. 1), to which measuring electrodes (FIG. 13, pos. 5) are connected to an ohmmeter (FIG. 13, pos. 6). The distance between the measuring electrodes is 5 mm. TI0, TI1, etc. up to ТИ70 - measuring points of electrical resistance along the length of the sensor, located in the middle between the measuring electrodes, so that the distance between the measuring electrode and the measuring point is 2.5 mm. The step between the measurement points is 5 cm. The designation x is the designation of the x coordinate axis.

На фиг. 14 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 14 поз. 1), расположенный в микропечи графитации (фиг. 14 поз. 17) параллельно и вертикально над графитовым нагревателем (фиг. 14 поз. 18), расположенным на держателях для нагревателя (фиг. 14 поз. 19), датчик измерения температурного поля расположен на держателях для датчика (фиг. 14 поз. 20). Поз. 4 - точка начала координат. Обозначение x является обозначением оси координат x.In FIG. 14 shows a temperature field measuring sensor (FIG. 14 pos. 1) located in a graphite micro-furnace (FIG. 14 pos. 17) parallel and vertically above a graphite heater (FIG. 14 pos. 18) located on the holder for the heater (FIG. 14 pos. 19), the temperature field measuring sensor is located on the holders for the sensor (Fig. 14 pos. 20). Pos. 4 - point of origin. The designation x is the designation of the x-axis.

На фиг. 15 представлен датчик измерения температурного поля (фиг. 15 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 15 поз. 5), расположенные на сапфировой пластине (фиг. 15 поз. 21) и подключаемые к омметру (фиг. 15 поз. 6). Поз. 4 - точка начала координат.In FIG. 15 shows a sensor for measuring the temperature field (Fig. 15 pos. 1), to which measuring electrodes (Fig. 15 pos. 5), located on a sapphire plate (Fig. 15 pos. 21) and connected to an ohmmeter (Fig. 15 pos. . 6). Pos. 4 - point of origin.

На фиг. 16 представлен вынос B из основного изображения, представленного на фигуре 15, на котором представлен участок датчика измерения температурного поля (фиг. 16 поз. 1), к которому подведены измерительные электроды (фиг. 16 поз. 5), расположенные на сапфировой пластине (фиг. 16 поз. 21). ТИ1, ТИ2 и т.д. до ТИ5 - точки измерения электрического сопротивления на единицу длины вдоль длины датчика, расположенные посередине между измерительными электродами, таким образом, что расстояние между измерительным электродом и точкой измерения равно 0,1 мкм. Расстояние между измерительными электродами равно 0,2 мкм. Шаг между точками измерения равен 0,4 мкм.In FIG. 16 shows a take-out B from the main image shown in FIG. 15, which shows a portion of a temperature field measurement sensor (FIG. 16, pos. 1), to which measuring electrodes (FIG. 16, pos. 5) located on a sapphire plate (FIG. . 16 item 21). TI1, TI2, etc. to ТИ5 - measuring points of electrical resistance per unit length along the length of the sensor, located in the middle between the measuring electrodes, so that the distance between the measuring electrode and the measuring point is 0.1 μm. The distance between the measuring electrodes is 0.2 μm. The step between the measurement points is 0.4 μm.

В температурном поле исследуемой печи (фиг. 4 поз. 2, фиг. 6 поз. 7, фиг. 8 поз. 10, фиг. 9 поз. 10, фиг. 11 поз. 14, фиг. 12 поз. 14, фиг. 14 поз. 17) размещают датчик измерения температурного поля, выполненный в виде электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола (фиг. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 поз. 1) или полиакрилонитрила (фиг. 11, 12, 13, 14, 15, 16 поз. 1). После этого создают подлежащее определению температурное поле в диапазоне температур от 800 до 3000°C (в зависимости от датчика измерения температурного поля: для датчика температурного поля в виде электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола - от 600°C до 2300°C, для датчика температурного поля в виде электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила - от 1500°C до 3000°C) и воздействуют им на датчик температурного поля в среде, инертной по отношению к материалу датчика и печи.In the temperature field of the investigated furnace (Fig. 4 pos. 2, Fig. 6 pos. 7, Fig. 8 pos. 10, Fig. 9 pos. 10, Fig. 11 pos. 14, Fig. 12 pos. 14, Fig. 14 pos. 17) place a temperature field measuring sensor made in the form of an electrically conductive carbon-based filament from polyoxadiazole (Fig. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 pos. 1) or polyacrylonitrile (Fig. 11, 12, 13, 14, 15, 16 pos. 1). After that, the temperature field to be determined is created in the temperature range from 800 to 3000 ° C (depending on the temperature field measurement sensor: for the temperature field sensor in the form of a carbon-based polyoxadiazole carbon-based filament - from 600 ° C to 2300 ° C, for the sensor temperature field in the form of an electrically conductive carbon-based filament from polyacrylonitrile - from 1500 ° C to 3000 ° C) and they act on the temperature field sensor in an environment inert to the material of the sensor and furnace.

Затем, после остывания печи до температуры 20°C, производят выемку датчика из печи. После этого проводят измерение распределения электрического сопротивления по длине нити (фиг. 5, 7, 10, 13, 15, 16) в выбранных точках, соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, с выбранным шагом между точками измерения, с минимальным значением шага от 0,4 мкм, что технически было реализовано благодаря применению современных методов микроэлектроники создания электрических контактов шириной от 0,2 мкм и зазором между этими контактами от 0,2 мкм. Измерение омического сопротивления элементов нити проводят используя омметр модели GOM-802 фирмы GW INSTEK, который дает погрешность измерения 0,0001 мОм.Then, after cooling the furnace to a temperature of 20 ° C, a sensor is removed from the furnace. After that, the distribution of electrical resistance along the length of the filament is measured (Fig. 5, 7, 10, 13, 15, 16) at selected points corresponding to points with the coordinates of the points for determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, with a selected step between the measurement points , with a minimum step value of 0.4 microns, which was technically implemented through the use of modern microelectronics methods for creating electrical contacts with a width of 0.2 microns and a gap between these contacts of 0.2 microns. The ohmic resistance of the elements of the thread is measured using an ohmmeter model GOM-802 from GW INSTEK, which gives a measurement error of 0.0001 mOhm.

После этого, определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи с точностью по температуре до 0,267×10-7°C.After that, determine the temperature at selected points along the length of the sensor by comparing the results of the sensor’s electrical resistance with a previously constructed calibration curve of the temperature dependence of the sensor’s electrical resistance and, based on previously determined temperature values at the points and coordinates of these points in the region of the furnace’s working space, determine temperature field in the area of the working volume of the furnace with an accuracy of temperature up to 0.267 × 10 -7 ° C.

Построение градуировочной кривой выполняют следующим образом: измеряют значение температуры температурного поля в области пространства последовательного расположения эталонов температуры по температурам их плавления с использованием МПТШ-90 (международной практической температурной шкалы) [Сайфуллин Р.С., Сайфуллин А.Р. Универсальный лексикон: химия, физика и технология (на русском и английском языках). - М.: Логос, 2002. - с. 124]; последовательно измеряют электрическое сопротивление датчика в точках определения температур плавления эталонов и в промежуточных точках, с использованием термопары марки ТВР 5/20 (вольфрамрений-вольфрамрениевая) (до температуры 1800°C) и пирометра Time TI-315E (от температуры 1800°C); на основании полученных данных строят зависимость электрического сопротивления датчика от температуры (фиг. 1 - для датчика температурного поля в виде электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола, фиг. 2, 3 - для датчика температурного поля в виде электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила для комплексной и монофиламентной нити соответственно).The construction of the calibration curve is as follows: measure the temperature of the temperature field in the region of the space of the sequential arrangement of temperature standards by their melting temperatures using MPTS-90 (international practical temperature scale) [Sayfullin RS, Sayfullin AR Universal Lexicon: chemistry, physics and technology (in Russian and English). - M .: Logos, 2002 .-- p. 124]; sequentially measure the electrical resistance of the sensor at the points of determining the melting temperatures of the standards and at intermediate points, using a thermocouple of the TBP 5/20 brand (tungsten-tungsten fusion) (up to a temperature of 1800 ° C) and a Time TI-315E pyrometer (from a temperature of 1800 ° C); on the basis of the data obtained, the temperature dependence of the sensor’s electrical resistance is constructed (Fig. 1 - for the temperature field sensor in the form of a carbon-based conductive filament from polyoxadiazole, Figs. 2, 3 - for the temperature field sensor in the form of a carbon-based conductive thread on the basis of carbon from polyacrylonitrile complex and monofilament yarn, respectively).

В качестве эталонов были использованы следующие материалы: Al=660,323°C (Т1 на фиг. 1), Ag=961,78°C (Т2 на фиг. 1), Au=1064,18°C (T3 на фиг. 1), Cu=1084,62°C (Т4 на фиг. 1), Ni=1455°C (Т5 на фиг. 1), Pt=1768,2°C (Т6 на фиг. 1, 2, 3), Al2O3=2053°C (Т7 на фиг. 1, 2, 3), Mo=2622°C (Т8 на фиг. 2, 3),The following materials were used as standards: Al = 660.323 ° C (T1 in Fig. 1), Ag = 961.78 ° C (T2 in Fig. 1), Au = 1064.18 ° C (T3 in Fig. 1) , Cu = 1084.62 ° C (T4 in Fig. 1), Ni = 1455 ° C (T5 in Fig. 1), Pt = 1768.2 ° C (T6 in Fig. 1, 2, 3), Al 2 O 3 = 2053 ° C (T7 in Fig. 1, 2, 3), Mo = 2622 ° C (T8 in Fig. 2, 3),

Исходя из градуировочной кривой (фиг. 1) для комплексной электропроводящей нити, состоящей из 1000 филаментов на основе углерода из полиоксадиазола, точность измерения температуры температурного поля датчиком составляет:Based on the calibration curve (Fig. 1) for a complex electrically conductive filament, consisting of 1000 filaments based on carbon from polyoxadiazole, the accuracy of measuring the temperature of the temperature field by the sensor is:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где, TM1 и TM2 - температура в точках M1 и M2 соответственно;where, T M1 and T M2 are the temperatures at points M1 and M2, respectively;

RM1 и RM2 - сопротивление в точках M1 и M2 соответственно.R M1 and R M2 - resistance at points M1 and M2, respectively.

Исходя из градуировочной кривой (фиг. 2) для комплексной электропроводящей нити, состоящей из 1000 филаментов на основе углерода из полиакрилонитрила, точность измерения температуры температурного поля датчиком составляет:Based on the calibration curve (Fig. 2) for a complex electrically conductive filament, consisting of 1000 filaments based on carbon from polyacrylonitrile, the accuracy of measuring the temperature of the temperature field by the sensor is:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где, TM11 и TM12 - температура в точках M11 и Ml2 соответственно;where, T M11 and T M12 are the temperatures at points M11 and Ml2, respectively;

RM11 и RM12 - сопротивление в точках M11 и M12 соответственно.R M11 and R M12 are the resistance at points M11 and M12, respectively.

Исходя из градуировочной кривой (фиг. 3) для монофиламентной электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила, точность измерения температуры температурного поля датчиком составляет:Based on the calibration curve (Fig. 3) for a monofilament conductive filament based on carbon from polyacrylonitrile, the accuracy of measuring the temperature of the temperature field by the sensor is:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где, TM11 и TM12 - температура в точках M11 и M12 соответственно;where, T M11 and T M12 are the temperatures at points M11 and M12, respectively;

RM11 и RM12 - сопротивление в точках M11 и М12 соответственно.R M11 and R M12 are the resistance at points M11 and M12, respectively.

Затем, исходя из измеренного электрического сопротивления датчика, расположенного в точках пространства рабочего объема печи, делают заключение о распределении температурного поля в области пространства расположения элементов датчика и дают рекомендации для получения температурного поля с требуемыми характеристиками в пространстве печи.Then, based on the measured electrical resistance of the sensor located at points in the space of the furnace’s working volume, a conclusion is drawn on the distribution of the temperature field in the region of the space where the sensor elements are located and recommendations are made for obtaining a temperature field with the required characteristics in the furnace space.

Пример 1. В рабочий объем температурного поля исследуемой высокотемпературной печи (фиг. 4 поз. 2) с объемом 10,6 м3 помещают датчик (фиг. 4 поз. 1) измерения температурного поля в виде непрерывной гибкой электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола, например, комплексную нить, состоящую из 1000 филаментов, с диметром каждого филамента 9 мкм, длиной до 3000 м таким образом, чтобы она равномерно распределялась внутри печи, и закрепляют в точках фиксации (фиг. 4 поз. 3). Нить, т.к. она обладает гибкостью, располагают таким образом, что она (т.е. элементы нити) лежит в трех координатах, что показано на фиг 5. Затем в печь подают химически инертный газ - азот, нагревают печь от 20°C до 2300°C. После этого дают печи остыть до 20°C, производят выемку датчика измерения температурного поля при этом разрезая его для удобства выемки и последующей работы на части по 2 м, маркируя последовательно каждую часть датчика (P1, P2 и т.д. до P21 - по оси y; PA, PB и т.д. до PU - по оси x). Затем проводят измерение электрического сопротивления на единицу длины в выбранных точках измерения (фиг. 5 - ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ20), соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, по длине нити от начала координат (фиг. 5 поз. 4) с шагом между точками измерения 10 см, достаточным для измерения температурного поля, с расстоянием между измерительными электродами (фиг. 5 поз. 5) 10 мм, к которым подключается омметр в местах, представленных на фиг. 5 поз. 6. После этого определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой (фиг. 1) зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.Example 1. In the working volume of the temperature field of the investigated high-temperature furnace (Fig. 4 pos. 2) with a volume of 10.6 m 3 place a sensor (Fig. 4 pos. 1) measuring the temperature field in the form of a continuous flexible conductive filament based on carbon from polyoxadiazole for example, a multifilament yarn consisting of 1000 filaments with a diameter of each filament of 9 μm, length up to 3000 m so that it is evenly distributed inside the furnace, and fixed at the fixation points (Fig. 4, pos. 3). Thread, because it is flexible, positioned in such a way that it (that is, the elements of the thread) lies in three coordinates, as shown in Fig. 5. Then a chemically inert gas, nitrogen, is fed into the furnace, the furnace is heated from 20 ° C to 2300 ° C. After that, allow the oven to cool to 20 ° C, make a notch of the temperature field measuring sensor while cutting it for convenience of excavation and subsequent work into 2 m parts, marking each part of the sensor in series (P1, P2, etc. to P21 - by y axis; PA, PB, etc. to PU, x axis). Then, the electrical resistance is measured per unit length at the selected measurement points (Fig. 5 - TI0, TI1, etc. to TI20), corresponding to the points with the coordinates of the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, along the length of the thread from the origin (Fig. 5 pos. 4) with a step between the measuring points of 10 cm, sufficient to measure the temperature field, with a distance between the measuring electrodes (Fig. 5 pos. 5) 10 mm, to which an ohmmeter is connected in the places shown in FIG. 5 poses 6. After that, determine the temperature at the selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve (Fig. 1) of the dependence of the electrical resistance of the sensor on temperature and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace determine the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace.

В таблице 1 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины участка датчика, расположенного в ряде Р1РА в зависимости от координаты по длине участка датчика и измеренной температуры поля в точках пространства с координатами вдоль оси z расположения участка датчика, расположенного в ряде P1PA, при этом в табл. 1 строка C2 является продолжением строки C1, строка C3 является продолжением строки C2.Table 1 presents the results of the measured electrical resistance per unit length of the sensor section located in the P1PA series, depending on the coordinate along the length of the sensor section and the measured field temperature at points in space with coordinates along the z axis of the location of the sensor section located in the P1PA series, while tab. 1 line C2 is a continuation of line C1, line C3 is a continuation of line C2.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Анализ таблицы 1 показывает, что в интервале координат от 0 до 20 см наблюдается увеличение температур от 2275 до 2287°C, в интервале координат от 170 до 200 см наблюдается снижение температур от 2288 до 2277°C соответственно, в интервале координат от 30 до 160 см наблюдается равномерное распределение температуры.An analysis of Table 1 shows that in the coordinate range from 0 to 20 cm, an increase in temperature from 2275 to 2287 ° C is observed, in the coordinate range from 170 to 200 cm, a decrease in temperature is from 2288 to 2277 ° C, respectively, in the coordinate interval from 30 to 160 cm there is a uniform temperature distribution.

В таблице 2 представлены результаты измеренного электрического сопротивления участка датчика, расположенного в ряде Р10РК в зависимости от координаты по длине участка датчика и измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси z расположения участка датчика, расположенного в ряде Р10РК, при этом в табл. 2 строка С5 является продолжением строки С4, строка С6 является продолжением строки С5. Аналогично можно получить результаты измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси z для других участков датчика.Table 2 presents the results of the measured electrical resistance of the sensor section located in the P10PK series, depending on the coordinate along the length of the sensor section and the measured temperature at points in space with coordinates along the z axis of the location of the sensor section located in the P10RC series, with table. 2 line C5 is a continuation of line C4, line C6 is a continuation of line C5. Similarly, you can get the results of the measured temperature at points in space with coordinates along the z axis for other sections of the sensor.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Анализ таблицы 2 показывает, что в интервале координат от 0 до 10 см наблюдается увеличение температур от 2285 до 2293°C, в интервале координат от 190 до 200 см наблюдается снижение температур от 2291 до 2287°C соответственно, в интервале координат от 30 до 160 см наблюдается равномерное распределение температуры.An analysis of Table 2 shows that in the coordinate range from 0 to 10 cm, an increase in temperature is observed from 2285 to 2293 ° C, in the coordinate range from 190 to 200 cm, a decrease in temperature is from 2291 to 2287 ° C, respectively, in the coordinate interval from 30 to 160 cm there is a uniform temperature distribution.

После этого на основе определенных значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.After that, based on the determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace is determined.

Пример 2. В рабочий объем температурного поля печи высокотемпературной обработки (фиг. 6 поз. 7) помещают в зажимы (фиг. 6 поз. 9) датчик (фиг. 6 поз. 1) температурного поля в виде непрерывной гибкой электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола, например, комплексную нить, состоящую из 1000 филаментов и диметром филамента 9 мкм, при этом часть датчика находится в трубе для отвода пиролизных газов (фиг. 6 поз. 8). Затем в печь подают инертный газ - азот, нагревают печь от 20°C до 1000°C.После этого дают печи остыть до 20°C, производят выемку датчика измерения температурного поля. Затем проводят измерение электрического сопротивления на единицу длины в выбранных точках измерения (фиг. 7 - ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ35), соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, по длине нити от начала координат (фиг. 6 поз. 4) с шагом между точками измерения 10 см, достаточным для измерения температурного поля, с расстоянием между измерительными электродами (фиг. 7 поз. 5) 10 мм, к которым подключается омметр в местах, представленных на фиг. 7 поз. 6. После этого определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой (фиг. 1) зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.Example 2. In the working volume of the temperature field of a high-temperature treatment furnace (Fig. 6, item 7), a sensor (Fig. 6, item 1) of the temperature field in the form of a continuous flexible carbon-based conductive filament is placed in the clamps (Fig. 6, item 9) from polyoxadiazole, for example, a multifilament yarn consisting of 1000 filaments and a filament diameter of 9 μm, with part of the sensor located in the pipe for removing pyrolysis gases (Fig. 6, item 8). Then, an inert gas, nitrogen, is supplied to the furnace, the furnace is heated from 20 ° C to 1000 ° C. After that, the furnace is allowed to cool to 20 ° C, and a temperature field measurement sensor is removed. Then, the electrical resistance is measured per unit length at the selected measurement points (Fig. 7 - TI0, TI1, etc. to TI35), corresponding to the points with the coordinates of the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, along the length of the thread from the origin (Fig. 6 pos. 4) with a step between the measuring points of 10 cm, sufficient to measure the temperature field, with a distance between the measuring electrodes (Fig. 7 pos. 5) 10 mm, to which an ohmmeter is connected in places shown in Fig. 7 poses 6. After that, determine the temperature at the selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve (Fig. 1) of the dependence of the electrical resistance of the sensor on temperature and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace determine the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace.

В таблице 3 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины в точках пространства объема печи с координатами вдоль расположения датчика и измеренной температуры поля в точках пространства с координатами вдоль расположения датчика, при этом в табл. 3 строка C8 является продолжением строки C7, C9 является продолжением строки С8 и т.д. до C10. Аналогично можно получить результаты измеренной температуры во всех точках пространства вдоль расположения датчика.Table 3 presents the results of the measured electrical resistance per unit length at points in the space volume of the furnace with coordinates along the location of the sensor and the measured temperature of the field at points in space with coordinates along the location of the sensor, with table. 3 line C8 is a continuation of line C7, C9 is a continuation of line C8, etc. to C10. Similarly, you can get the results of the measured temperature at all points of space along the location of the sensor.

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Анализ таблицы 3 показывает, что в интервале координат от 0 до 180 см наблюдается увеличение температур от 680 до 999°C, в интервале координат от 330 до 350 см наблюдается снижение температур от 999 до 981°C соответственно, в интервале координат от 190 до 320 см наблюдается равномерное распределение температуры.An analysis of Table 3 shows that in the coordinate range from 0 to 180 cm, an increase in temperature from 680 to 999 ° C is observed, in the coordinate range from 330 to 350 cm, a decrease in temperature is from 999 to 981 ° C, respectively, in the coordinate interval from 190 to 320 cm there is a uniform temperature distribution.

После этого на основе определенных значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.After that, based on the determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace is determined.

Пример 3. В рабочий объем температурного поля печи карбонизации длинной 3,5 м и шириной 1 м (фиг. 8 поз. 10) в зажимы (фиг. 8 поз. 11, 12) помещают датчик температурного поля (фиг. 8 поз. 1), как показано на фиг. 9, в виде непрерывной гибкой электропроводящей нити на основе углерода из полиоксадиазола, например, комплексной нити, состоящей из 1000 филаментов с диметром филамента 9 мкм, длиной, больше внутреннего размера камеры печи. Печь карбонизации устроена таким образом, что, чтобы материал или датчик температурного поля попал внутрь печи, он должен пройти через специальный затвор с высотой 10 мм, что делает невозможным использование прототипа (высота не менее 31,5 мм) в качестве датчика измерения температурного поля данной печи в силу труднодоступности. Датчик располагают таким образом, что он образует ряды (P1, P2 и т.д. до Р19) с расстоянием между ними 5 см. Левая сторона рядов жестко закреплена в зажиме (фиг. 8 поз. 12), правая сторона закреплена в зажиме (фиг. 8 поз. 11), позволяющем датчику находиться в не жестко фиксированном состоянии. Затем в печь подают химически инертный газ - азот, нагревают печь от 20°C до 650°C. После этого дают печи остыть до 20°C. Затем для удобства выемки датчика измерения температурного поля, его разрезают на участки следующим образом: по линии с координатой начала 0 (фиг. 8, 9 поз. 4) с левой стороны отрезают участки датчика, выступающие по краю печи, с правой стороны разрезают по изгибам датчика, таким образом, получаются отдельные ряды отрезков датчика. После достают каждый ряд, потянув за его правую сторону, ряды маркируют (фиг. 9 - P1, P2 и т.д. до Р19) и располагают на измерительном столе. Затем проводят измерение электрического сопротивления на единицу длины в выбраных точках измерения (фиг. 10 - ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ70), соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, по длине нити от начала координат (фиг. 8, 9 поз. 4) с шагом между точками измерения 5 см, достаточным для измерения температурного поля, с расстоянием между измерительными электродами (фиг. 10 поз. 5) 5 мм, к которым подключается омметр в местах, представленных на фиг. 10 поз. 6. После этого определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой (фиг. 1) зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.Example 3. In the working volume of the temperature field of the carbonization furnace, 3.5 m long and 1 m wide (Fig. 8 pos. 10), a temperature sensor (Fig. 8 pos. 1) is placed in the clamps (Fig. 8 pos. 11, 12). ), as shown in FIG. 9, in the form of a continuous flexible electrically conductive carbon-based filament of polyoxadiazole, for example, a multifilament filament consisting of 1000 filaments with a filament diameter of 9 μm, longer than the internal size of the furnace chamber. The carbonization furnace is designed so that in order for the material or temperature field sensor to get inside the furnace, it must pass through a special shutter with a height of 10 mm, which makes it impossible to use a prototype (height not less than 31.5 mm) as a sensor for measuring the temperature field of this furnaces due to inaccessibility. The sensor is positioned in such a way that it forms rows (P1, P2, etc. up to P19) with a distance between them of 5 cm. The left side of the rows is rigidly fixed in the clamp (Fig. 8 pos. 12), the right side is fixed in the clamp ( Fig. 8, item 11), allowing the sensor to be in a not rigidly fixed state. Then a chemically inert gas - nitrogen is fed into the furnace, the furnace is heated from 20 ° C to 650 ° C. Then allow the oven to cool to 20 ° C. Then, for convenience, a sensor for measuring the temperature field is cut out, it is cut into sections as follows: along the line with the coordinate of origin 0 (Fig. 8, 9, item 4), sections of the sensor protruding along the edge of the furnace are cut off from the left side, and cut into bends from the right side sensor, thus, separate rows of segments of the sensor are obtained. After each row is pulled out, pulling on its right side, the rows are marked (Fig. 9 - P1, P2, etc. up to P19) and placed on the measuring table. Then, the electrical resistance per unit length is measured at the selected measurement points (Fig. 10 - ТИ0, ТИ1, etc. up to ТИ70), corresponding to the points with the coordinates of the points for determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, along the length of the thread from the origin (Fig. 8, 9 pos. 4) with a step between the measuring points of 5 cm, sufficient to measure the temperature field, with a distance between the measuring electrodes (Fig. 10 pos. 5) 5 mm, to which an ohmmeter is connected in the places shown in FIG. . 10 poses 6. After that, determine the temperature at the selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve (Fig. 1) of the dependence of the electrical resistance of the sensor on temperature and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace determine the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace.

В таблице 4 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины участка датчика, расположенного в ряде Р1 в зависимости от координаты по длине участка датчика и измеренной температуры поля в точках пространства с координатами вдоль оси x расположения участка датчика, расположенного в ряде Р1, при этом в табл. 4 строка С12 является продолжением строки C11, С13 является продолжением строки С12 и т.д. до С18.Table 4 presents the results of the measured electrical resistance per unit length of the sensor section located in row P1, depending on the coordinate along the length of the sensor section and the measured field temperature at points in space with coordinates along the x axis of the location of the sensor section located in row P1, while tab. 4 line C12 is a continuation of line C11, C13 is a continuation of line C12, etc. to C18.

Figure 00000010
Figure 00000010

Анализ таблицы 4 показывает, что в интервале координат от 95 до 285 см наблюдается равномерное распределение температуры; в интервалах координат от 0 до 90 см и от 290 до 350 см наблюдается электрическое сопротивление, которому соответствует температура меньше 600°C, что соответствует температуре в нерабочей зоне, которая в свою очередь не определялась.The analysis of table 4 shows that in the coordinate interval from 95 to 285 cm there is a uniform temperature distribution; in the coordinate intervals from 0 to 90 cm and from 290 to 350 cm, electrical resistance is observed, which corresponds to a temperature of less than 600 ° C, which corresponds to the temperature in the inactive zone, which in turn was not determined.

В таблице 5 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины участка датчика, расположенного в ряде Р10 в зависимости от координаты по длине участка датчика и измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси x расположения участка датчика, расположенного в ряде Р10, при этом в табл. 5 строка С20 является продолжением строки С19, строка С21 является продолжением строки С20 и т.д. до С26. Аналогично можно получить результаты измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси x для других участков датчика.Table 5 presents the results of the measured electrical resistance per unit length of the sensor section located in the P10 row, depending on the coordinate along the length of the sensor section and the measured temperature at points in space with coordinates along the x-axis of the location of the sensor section located in the P10 row, . 5 line C20 is a continuation of line C19, line C21 is a continuation of line C20, etc. to C26. Similarly, you can get the results of the measured temperature at points in space with coordinates along the x axis for other sections of the sensor.

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Анализ таблицы 5 показывает, что в интервале координат от 70 до 100 см наблюдается увеличение температур от 601 до 649°C, в интервале координат от 280 до 320 см наблюдается снижение температур от 649 до 600°C соответственно, в интервале координат от 105 до 275 см наблюдается равномерное распределение температуры, в интервалах координат от 0 до 65 см и от 325 до 350 см наблюдается электрическое сопротивление, которому соответствует температура меньше 600°C, что соответствует температуре в нерабочей зоне, которая в свою очередь не определялась.An analysis of Table 5 shows that in the coordinate range from 70 to 100 cm, an increase in temperature is observed from 601 to 649 ° C, in the coordinate range from 280 to 320 cm, a decrease in temperature is from 649 to 600 ° C, respectively, in the coordinate interval from 105 to 275 cm, a uniform temperature distribution is observed, in the coordinate intervals from 0 to 65 cm and from 325 to 350 cm, an electrical resistance is observed, which corresponds to a temperature of less than 600 ° C, which corresponds to the temperature in the inactive zone, which in turn was not determined.

После этого на основе определенных значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.After that, based on the determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace is determined.

Пример 4. В рабочий объем температурного поля печи графитации (фиг. 11 поз. 14) с длинной 3,5 м и шириной 1 м в зажимы (фиг. 11 поз. 15, 16) помещают датчик измерения температурного поля (фиг. 11 поз. 1), как показано на фиг. 12, в виде непрерывной электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила, например, комплексной нити, состоящей из 1000 филаментов с диаметром филамента 9 мкм, длиной, больше внутреннего размера камеры печи. Датчик располагают таким образом, что он образует ряды (P1, P2 и т.д. до Р19) с расстоянием между ними 5 см, т.к. это расстояние является технологически достаточным для определения температурного поля. Левая сторона рядов жестко закреплена в зажиме (фиг. 11 поз. 16), правая сторона закреплена в зажиме (фиг. 11 поз. 15), позволяющем датчику находиться в не жестко фиксированном состоянии. Затем в печь подают химически инертный газ - азот, нагревают печь до 2500°C. После этого дают печи остыть до 20°C.Затем для удобства выемки датчика измерения температурного поля, его разрезают на участки следующим образом: по линии с координатой начала 0 (фиг. 11 поз. 4, фиг. 12 поз. 4) с левой стороны отрезают участки датчика, выступающие по краю печи, с правой стороны разрезают по изгибам датчика, таким образом, получаются отдельные ряды отрезков датчика. После достают из печи каждый ряд, потянув за его правую сторону, ряды маркируют (фиг. 4 - P1, P2 и т.д. до Р19) и располагают на измерительном столе. Затем проводят измерение электрического сопротивления на единицу длины в выбранных точках измерения (фиг. 13 - ТИ0, ТИ1 и т.д. до ТИ70), соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, по длине нити от начала координат (фиг. 11, 12 поз. 4) с шагом между точками измерения 5 см, достаточным для измерения температурного поля, с расстоянием между измерительными электродами (фиг. 13 поз. 5) 5 мм, к которым подключается омметр в местах, представленных на фиг. 13 поз. 6. После этого определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой (фиг. 2) зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.Example 4. In the working volume of the temperature field of a graphitization furnace (Fig. 11 pos. 14) with a length of 3.5 m and a width of 1 m, a sensor for measuring the temperature field (Fig. 11 pos. . 1), as shown in FIG. 12, in the form of a continuous electrically conductive carbon-based filament of polyacrylonitrile, for example, a multifilament filament consisting of 1000 filaments with a filament diameter of 9 μm, a length greater than the internal size of the furnace chamber. The sensor is positioned in such a way that it forms rows (P1, P2, etc. up to P19) with a distance between them of 5 cm, because this distance is technologically sufficient to determine the temperature field. The left side of the rows is rigidly fixed in the clamp (Fig. 11 pos. 16), the right side is fixed in the clamp (Fig. 11 pos. 15), which allows the sensor to be in a not rigidly fixed state. Then a chemically inert gas - nitrogen is fed into the furnace, the furnace is heated to 2500 ° C. After that, the oven is allowed to cool to 20 ° C. Then, for convenience, the temperature sensor for measuring the temperature field is cut out, it is cut into sections as follows: along the line with the coordinate of origin 0 (Fig. 11 pos. 4, Fig. 12 pos. 4) on the left side sections of the sensor protruding along the edge of the furnace are cut, on the right side they are cut along the bends of the sensor, thus, separate rows of segments of the sensor are obtained. After each row is taken out of the furnace, pulling on its right side, the rows are marked (Fig. 4 - P1, P2, etc. up to P19) and placed on the measuring table. Then, the electrical resistance is measured per unit length at the selected measurement points (Fig. 13 - ТИ0, ТИ1, etc. up to ТИ70), corresponding to the points with the coordinates of the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, along the length of the thread from the origin (Fig. 11, 12 pos. 4) with a step between the measuring points of 5 cm, sufficient to measure the temperature field, with a distance between the measuring electrodes (Fig. 13 pos. 5) 5 mm, to which an ohmmeter is connected in the places shown in Fig. . 13 poses 6. After that, determine the temperature at the selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve (Fig. 2), the dependence of the electrical resistance of the sensor on temperature and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace determine the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace.

В таблице 6 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины участка датчика, расположенного в ряде P1 в зависимости от координаты по длине ряда и измеренной температуры поля в точках пространства с координатами вдоль оси x расположения ряда Р1, при этом в табл. 6 строка С28 является продолжением строки С27, строка С29 является продолжением строки С28 и т.д. до С34.Table 6 presents the results of the measured electrical resistance per unit length of the sensor section located in row P1 depending on the coordinate along the row length and the measured field temperature at points in space with coordinates along the x axis of the location of row P1, with table. 6 line C28 is a continuation of line C27, line C29 is a continuation of line C28, etc. to C34.

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Анализ таблицы 6 показывает, что в интервале координат от 60 до 90 см наблюдается увеличение температур от 1500 до 1541°C, в интервале координат от 295 до 315 см наблюдается снижение температур от 1547 до 1502°C соответственно, в интервале координат от 100 до 290 см наблюдается равномерное распределение температуры, в интервалах координат от 0 до 55 см и от 320 до 350 см наблюдается электрическое сопротивление, которому соответствует температура меньше 1500°C, что соответствует температуре в нерабочей зоне, которая в свою очередь не определялась.An analysis of Table 6 shows that in the coordinate range from 60 to 90 cm, an increase in temperatures from 1500 to 1541 ° C is observed, in the coordinate range from 295 to 315 cm, a decrease in temperatures is from 1547 to 1502 ° C, respectively, in the coordinate interval from 100 to 290 cm, a uniform temperature distribution is observed, in the coordinate intervals from 0 to 55 cm and from 320 to 350 cm, electrical resistance is observed, which corresponds to a temperature of less than 1500 ° C, which corresponds to the temperature in the inactive zone, which in turn was not determined.

В таблице 7 представлены результаты измеренного электрического сопротивления на единицу длины участка датчика, расположенного в ряде Р10 в зависимости от координаты по длине участка датчика и измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси x расположения участка датчика, расположенного в ряде Р10, при этом в табл. 7 строка С36 является продолжением строки С35, строка С37 является продолжением строки С36 и т.д. до С42. Аналогично можно получить результаты измеренной температуры в точках пространства с координатами вдоль оси x для других рядов.Table 7 presents the results of the measured electrical resistance per unit length of the sensor section located in the P10 row, depending on the coordinate along the length of the sensor section and the measured temperature at points in space with coordinates along the x axis of the location of the sensor section located in the P10 row, . 7, line C36 is a continuation of line C35, line C37 is a continuation of line C36, etc. to C42. Similarly, you can get the results of the measured temperature at points in space with coordinates along the x axis for other series.

Figure 00000015
Figure 00000015

Анализ таблицы 7 показывает, что в интервале координат от 50 до 90 см наблюдается увеличение температур от 1500 до 2450°C, в интервале координат от 290 до 320 см наблюдается снижение температур от 2500 до 1520°C соответственно, в интервале координат от 100 до 290 см наблюдается равномерное распределение температуры, в интервалах координат от 0 до 45 см и от 325 до 350 см наблюдается электрическое сопротивление, которому соответствует температура меньше 1500°C, что соответствует температуре в нерабочей зоне, которая в свою очередь не определялась.An analysis of Table 7 shows that in the coordinate range from 50 to 90 cm, an increase in temperature from 1500 to 2450 ° C is observed, in the coordinate range from 290 to 320 cm, a decrease in temperature is from 2500 to 1520 ° C, respectively, in the coordinate interval from 100 to 290 cm, a uniform temperature distribution is observed, in the coordinate intervals from 0 to 45 cm and from 325 to 350 cm, electrical resistance is observed, which corresponds to a temperature of less than 1500 ° C, which corresponds to the temperature in the inactive zone, which in turn was not determined.

После этого на основе определенных значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.After that, based on the determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace is determined.

Пример 5. В рабочий объем температурного поля микропечи графитации (фиг. 14 поз. 17), в качестве нагревательного элемента которой выступает графитовый стержень длинной 2 мм (фиг. 14 поз. 18), закрепленный на держателях (фиг. 14 поз. 19), помещают датчик измерения температурного поля в виде непрерывной электропроводящей нити на основе углерода из полиакрилонитрила (фиг. 14 поз. 1), например, монофиламентной нити с диаметром 1 мкм и длинной 6 мм, закрепленный на держателях датчика (фиг. 14 поз. 20). Затем в печи создают химически инертную среду - вакуум, и нагревают датчик до 3000°C.После этого дают датчику остыть до 20°C. Затем проводят измерение электрического сопротивления на единицу длины в выбранных точках, соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, по длине нити с шагом между выбранными точками измерения 0,4 мкм с расстоянием между измерительными электродами (фиг. 15 поз. 5, фиг. 16 поз. 5) 0,2 мкм, расположенными на сапфировой пластине (фиг. 15 поз. 21, фиг. 16 поз. 21), используя омметр (фиг. 15 поз. 6). Измерение проводят следующим образом: к статично закрепленному датчику (фиг. 15, 16 поз. 1) прикладывают сапфировую пластину (фиг. 15, 16 поз. 21) с измерительными электродами (фиг. 15, 16 поз. 5) и измеряют электрическое сопротивление в пяти точках (фиг. 16 - ТИ1, ТИ2, ТИ3, ТИ4, ТИ5), попеременно подключая к ним омметр (фиг. 15 поз. 6). Затем, сапфировую пластину передвигают на следующий интервал, содержащий 5 точек измерения, причем интервал равен 200 мкм, что является технологически достаточным. После этого определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой (фиг. 3) зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.Example 5. In the working volume of the temperature field of a graphite micro-furnace (Fig. 14 pos. 17), the heating element of which is a graphite rod 2 mm long (Fig. 14 pos. 18), mounted on the holders (Fig. 14 pos. 19) place a sensor for measuring the temperature field in the form of a continuous electrically conductive carbon-based filament from polyacrylonitrile (Fig. 14 pos. 1), for example, a monofilament filament with a diameter of 1 μm and a length of 6 mm, mounted on the sensor holders (Fig. 14 pos. 20) . Then a chemically inert atmosphere is created in the furnace - a vacuum, and the sensor is heated to 3000 ° C. After that, the sensor is allowed to cool to 20 ° C. Then, the electrical resistance is measured per unit length at selected points corresponding to the coordinates of the points of determination of the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, along the length of the thread in increments between the selected measurement points of 0.4 μm with the distance between the measuring electrodes (Fig. 15 pos. .5, Fig. 16, item 5) 0.2 μm, located on the sapphire plate (Fig. 15 item 21, Fig. 16 item 21), using an ohmmeter (Fig. 15 item 6). The measurement is carried out as follows: a sapphire plate (Fig. 15, 16, pos. 21) with measuring electrodes (Fig. 15, 16, pos. 5) is applied to a statically fixed sensor (Fig. 15, 16 pos. 1) and the electrical resistance is measured in five points (Fig. 16 - TI1, TI2, TI3, TI4, TI5), alternately connecting an ohmmeter to them (Fig. 15, pos. 6). Then, the sapphire plate is moved to the next interval containing 5 measurement points, and the interval is 200 μm, which is technologically sufficient. After that, determine the temperature at selected points along the length of the sensor by comparing the results of the electrical resistance of the sensor with a previously constructed calibration curve (Fig. 3) of the dependence of the electrical resistance of the sensor on temperature and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region the space of the working volume of the furnace determines the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace.

В таблице 8 приведены результаты измерений температур в точках пространства рабочего объема с координатами вдоль оси x расположения датчика, при этом в табл. 8 каждая строка C содержит 5 точек измерения (от ТИ1 до ТИ5, фиг. 15) на указанном интервале, так для строки С43 этим интервалом является интервал от 0 до 1,6 мкм, для строки С44 этим интервалом является интервал от 200 до 201,6 мкм и т.д. Аналогично можно получить температуры во всех остальных интервалах пространства рабочего объема вдоль расположения датчика.Table 8 shows the results of temperature measurements at points in the space of the working volume with coordinates along the x axis of the location of the sensor, while in table. 8, each line C contains 5 measurement points (from TI1 to TI5, Fig. 15) on the indicated interval, so for line C43 this interval is an interval from 0 to 1.6 μm, for line C44 this interval is an interval from 200 to 201, 6 microns, etc. Similarly, you can get the temperature in all other intervals of the working volume along the location of the sensor.

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Анализ таблицы 8 показывает, что в интервалах координат от 2200,0 до 2201,6 мкм, от 2500,0 до 2501,6 мкм и от 3000,0 до 3001,6 мкм наблюдается равномерное распределение температуры; в интервалах от 0 до 1,6 мкм, от 200,0 до 201,6 мкм, от 500,0 до 501,6 мкм, от 1000,0 до 1001,6 мкм, от 1500,0 до 1501,6 мкм, от 2000,0 до 2001,6 мкм) наблюдается увеличение температур от интервала к интервалу от 1500,0 (строка С43) до 2916,7°C (строка С48).The analysis of table 8 shows that in the coordinate intervals from 2200.0 to 2201.6 μm, from 2500.0 to 2501.6 μm and from 3000.0 to 3001.6 μm, a uniform temperature distribution is observed; in the intervals from 0 to 1.6 μm, from 200.0 to 201.6 μm, from 500.0 to 501.6 μm, from 1000.0 to 1001.6 μm, from 1500.0 to 1501.6 μm, from 2000.0 to 2001.6 μm) there is an increase in temperature from the interval to the interval from 1500.0 (line C43) to 2916.7 ° C (line C48).

После этого на основе определенных значений температур в выбранных точках и координат этих точек в области пространства рабочего объема печи определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи.After that, based on the determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points in the region of the space of the working volume of the furnace, the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace is determined.

Таким образом, был достигнут технический результат заявленного изобретения, заключающийся в определении температурного поля печи, а также устранении указанных недостатков прототипа, а именно повышение точности измерения температурного поля рабочего объема печи в диапазоне температур от 600 до 3000°C за счет увеличения количества точек пространства рабочего объема печи путем использования датчика в виде элементов, образующих единое целое в составе нити, при одновременном упрощении размещения элементов датчика в печи, в том числе в малых объемах и труднодоступных местах.Thus, the technical result of the claimed invention was achieved, which consists in determining the temperature field of the furnace, as well as eliminating these disadvantages of the prototype, namely, improving the accuracy of measuring the temperature field of the working volume of the furnace in the temperature range from 600 to 3000 ° C by increasing the number of points of the working space volume of the furnace by using a sensor in the form of elements forming a single whole in the composition of the thread, while simplifying the placement of sensor elements in the furnace, including in small hells and inaccessible places.

Claims (1)

Способ определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи при нагреве, заключающийся в том, что в область пространства рабочего объема печи помещают датчик температурного поля разового использования, создают подлежащее определению температурное поле, воздействующее на датчик температурного поля, после прекращения воздействия температурного поля на датчик температурного поля определяют характеристики датчика температурного поля, зафиксированные элементами датчика под воздействием температурного поля, определяют температуру в области пространства расположения элементов датчика, по значениям температуры и значениям координат точек определения температуры в области пространства рабочего объема печи судят о распределении температурного поля в рабочем объеме печи, отличающийся тем, что датчик температурного поля, выполненный в виде гибкой электропроводящей нити на основе углерода, состоящей из элементов, образующих единое целое в составе нити и фиксирующих максимальную температуру в области пространства их расположения из диапазона температур создаваемого температурного поля, размещают в области пространства рабочего объема печи с последующим заполнением рабочего объема печи химически инертной к датчику средой, температуру создаваемого температурного поля задают в диапазоне от 600 до 3000°C, определяют значения электрического сопротивления по длине датчика в выбранных точках, соответствующих точкам с координатами точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, с точностью по длине от 0,4 мкм, определяют значения температур в выбранных точках по длине датчика путем сравнения полученных результатов электрического сопротивления датчика с предварительно построенной градуировочной кривой зависимости электрического сопротивления датчика от температуры и на основе определенных ранее значений температур в выбранных точках и координат этих точек, соответствующих координатам точек определения температурного поля в области пространства рабочего объема печи, определяют температурное поле в области пространства рабочего объема печи с точностью по температуре до 0,267×10-7°C.The method of determining the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace during heating, which consists in the fact that a temperature sensor of a single use is placed in the region of the space of the working volume of the furnace, a temperature field to be determined is created that acts on the temperature field sensor, after the termination of the temperature field on the sensor the temperature field determine the characteristics of the temperature field sensor recorded by the sensor elements under the influence of the temperature field, determine they set the temperature in the region of the space where the sensor elements are located, the temperature distribution in the furnace’s working volume is judged by the temperature values and the coordinates of the temperature detection points in the region of the furnace’s working volume, characterized in that the temperature field sensor, made in the form of a flexible electrically conductive filament based on carbon, consisting of elements forming a single whole in the composition of the thread and fixing the maximum temperature in the region of the space of their location from the range of the temperature field created is placed in the space of the furnace’s working volume with subsequent filling of the furnace’s working volume with a medium chemically inert to the sensor, the temperature of the created temperature field is set in the range from 600 to 3000 ° C, the electrical resistance values are determined along the length of the sensor at selected points corresponding to points with the coordinates of the points of determination of the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace, with an accuracy of length from 0.4 μm, determine the temperature in the selected points along the length of the sensor by comparing the results of the sensor’s electrical resistance with a pre-constructed calibration curve of the temperature dependence of the sensor’s electrical resistance and based on previously determined temperature values at the selected points and the coordinates of these points corresponding to the coordinates of the temperature field in the area of the furnace’s working space , determine the temperature field in the region of the space of the working volume of the furnace with an accuracy of temperature up to 0.267 × 10 - 7 ° C.
RU2016123843A 2016-06-15 2016-06-15 Method of determination of the temperature field RU2622094C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123843A RU2622094C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method of determination of the temperature field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123843A RU2622094C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method of determination of the temperature field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622094C1 true RU2622094C1 (en) 2017-06-09

Family

ID=59032070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123843A RU2622094C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method of determination of the temperature field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622094C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU238823A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский институт электробытовым DEVICE FOR DETERMINING MEDIUM VALUE
SU1755070A1 (en) * 1990-10-30 1992-08-15 Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации Apparatus for temperature measuring and checking
RU2330250C1 (en) * 2006-12-25 2008-07-27 Николай Викторович Анисимов Temperature detection method
US7768376B2 (en) * 2006-10-31 2010-08-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Conformal mesh for thermal imaging
WO2013114291A1 (en) * 2012-01-30 2013-08-08 Pst Sensors (Proprietary) Limited Thermal imaging sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU238823A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский институт электробытовым DEVICE FOR DETERMINING MEDIUM VALUE
SU1755070A1 (en) * 1990-10-30 1992-08-15 Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации Apparatus for temperature measuring and checking
US7768376B2 (en) * 2006-10-31 2010-08-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Conformal mesh for thermal imaging
RU2330250C1 (en) * 2006-12-25 2008-07-27 Николай Викторович Анисимов Temperature detection method
WO2013114291A1 (en) * 2012-01-30 2013-08-08 Pst Sensors (Proprietary) Limited Thermal imaging sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103913635B (en) System for measuring surface resistivity of material on high-temperature condition
CN112034002B (en) Device and method for measuring Seebeck coefficient of thermoelectric material
WO2022156740A1 (en) Method and device for direct in-situ comprehensive measurement of thermoelectric properties of micro-nano material
Martin et al. Seebeck coefficient metrology: do contemporary protocols measure up?
RU2633652C1 (en) Sensor for measuring temperature field
RU2622094C1 (en) Method of determination of the temperature field
TWI394940B (en) Metal surface temperature measuring device
WO2012070327A1 (en) Coke oven monitoring method, furnace wall management method, and monitoring system
RU2622236C1 (en) Sensor of measurement of the temperature field
US2825222A (en) Device for temperature gradient method of sample testing
CN109613054B (en) Direct-electrifying longitudinal heat conductivity coefficient testing method
WO2010101006A1 (en) Method and device for determining specific heat capacity and semispherical total emissivity of conductive sample
Salvi et al. Measurement of thermal conductivity of millimeter-sized wires using the fin effect
CN111595901A (en) Device and method for measuring heat conductivity coefficient of refractory material
JP4203893B2 (en) Method of measuring principal axis thermophysical property value of two-dimensional anisotropic material by heat flow meter type multi-point temperature measurement method and measuring device
CN210036992U (en) Thermocouple sleeve for measuring temperature of resistor body
JP5872356B2 (en) Inspection method for honeycomb structure
US8821013B2 (en) Thermocouples with two tabs spaced apart along a transverse axis and methods
CN218524257U (en) Needle type temperature measuring probe
JP3246860B2 (en) Thermal characteristic measuring device and soil moisture content measuring device using the same
Pearce Quantitative determination of the uncertainty arising from the inhomogeneity of thermocouples
CN113176013B (en) Thin film thermal resistance heat flow meter for heat flow test and calibration method of coaxial thermocouple
Fujiwara et al. Short-hot-wire method for the measurement of total hemispherical emissivity of a fine fibre
JP2004107387A (en) Method of evaluating thickness of carbon deposited on oven wall of coke oven carbonization chamber
KR100507606B1 (en) A Calibration Device Of A Contact Type Surface Temperature Indicator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180616