SU1068736A1 - Компенсационный провод дл термопар - Google Patents

Abstract

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРОЮД ДЛЯ ТЕРМОПАР, содержащий положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, п{жчем один элемент композиции выполнен из меди, отличающийс  тем,что , с целью повьпиени  точности измерении, температуры термопарой иридий/иридий

Description

о:

СХ)

СдЭ

db 1 Изобретение относитс  к измерению температур , в частности к термоэлектрической термометрии, И может быть использовано дл  создани  высокотемпературного компенсадаонного провода к известной термопаре . иридий/сплав ириди  (60 мас.%) с родием (40 мас.%), предел измерени  которой более 2000°С. Известны компенсационные провода к термопарам ПР 30/6 и ПП-1 к термопарам из сплавов вольфрам-рений (ВР 5/20 и ВР 10/20) в виде скрутки соединенных раллельно проволок из различ1ф1х сплавов Однако термоэлектроды этих термопар имеют термоэлектрические характеристики, как позлектродно, так и в паре существенно отличаю1диес  от температурной зависимости тормо-ЭДС термоэлектродов и термопары иридий/иридий (60 мас.%) - ро1ШЙ (40 мас.%), и не MorjT служить в качестве компенсашюнного провода к указанной термопаре. Компенсационного провода к термопаре ири,ш й/иридий-роллй (40% Rh) не существует . Известен также компенсационный провод дл  термопары Pt (70) - Rh (30) Ft (94 Rh (6), в котором положительный электрод выполнен 1.3 меди, а отрицательный электрод выполнен в виде композиции трех элементов, имеющих электрический контакт по всей длине и изготовленных со ответственно из меди, алюмини  и железа npj{ соотнощении площадей поперечного сечевд  этих элементов 1: (1,8-2,2): (1,8-2,2) С23 Однако этот компенсационный провод не .может быть .использован дл  колтенсации термо - ЭДС свободных концов термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мае. %) , так как его термоэлектрическа  характеристика существенно отличаетс  от температурной зависимости термо - ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%). Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры термопарой иридий/ иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) пр нагреве ее холодных концов до 500°С. Дл  достижение поставленной цели в ком пенсационном проводе дл  термопар, содержащем положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде колшозиции элементов, имеющих электричес кий контакт по всей ;д;лине, причем один элемент композиции вьшолнен из меди, в поло)И1тельный электрод введен элемент из хромел  с образованием электрического кон такта по всей длине с элементом из меди при соотношении плошадей поперечного сеченн  двух элементов 1:(8-10), а в отри6 цательныи электрод введен элемент из нихрома марки Х20Н80 при соотношении площадей поперечного сечени  элементов из меди и нихрома марки Х20Н80 (8-10) :1. Выбор пределов соотношени  площадей поперечного сечени  обусловлен тем, что как электроды основной термопары - (иридий и иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%), так .и компенсационного провода (хромель, нихром) имеют разброс -термоэлектрических характеристик (дл  хромел  ГОСТ 1790-77 - наличие четырех классов градуировки). Вследствие этого максимальна  точность компенсации ,. термо-ЭДС свободных концов термопары , т.е. совпадение термо-ЭДС компенсационного провода и основной термопары может быть достигнута за счет корректировки термо-ЭДС компенсационного провода небольшим изменением соотношеш1Й площадей поперечного сечени  элементов композиции в указанных выще пределах. Выбранные пределы соотнощени  площадей элементов соответствуют веро тности 95% компенсации колебаний индивидуальных градуировок . Предлагаемый кампенсацио1Н1ый провод осуществл ет; суммарную компенсацию термоЭДС свободных концов термопары иридий/ иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) в интервале 0-500° С с точностью ± 0,06 мВ (±3°С). В таблице приведены значени  термо-ЭДС относительно платины положительного композшдаонного термозлектрода (Е+), вьшолнен ного из скрученных в жгут проволок из сплава хромель (дев ть проволок {2S 0,3 мм) и чистой меди одна проволока 0,3 мм) и отрицательного композиционного термоэлектрода (Е-), выполненного из скрученных проволок чистой меди (9 проводок 0 0,3 мм) и сплава нихром марки Х20Н80 (1 проволока 0,3 мм)., Далее указана суммарна  термо-ЭДС пары композиционных термоэлектродов (EZ.) , а также термо-ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) (ЕЛ). В последней строке таблицы приводитс  систематическа  погрешность суммарной ком пенсации термо-ЭДС (л), представл юща  разность термо-ЭДС компенсационного про- . вода, выполненного .согласно изобретению, и термо-ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%). Изменение соотношени  п ощадей поперечного сечени  элементов в заданных пределах должно компенсировать с веро тностью L 0,95 случайные колебание характеристик элементов композиции, вли ющих на величину эквивалентной термо-ЭДС композиции (Еэ), а именно велшсины термо-ЭДС и удельного электросопротивлени  составл ющих элементов и колебани  диаметра проволок в пределах допуска по толщине.

Таким образом, допустимые пределы соотношени  поперешых сечений элементов определ ютс  непосредственно из расчета случайного колебани  термо-ЭДС композиции.

Реальное уточнение соотношени  поперечных сечений провод т следующим образом. Изготавливают пробный образец композиции, измер ют -ее термо-ЭДС определ ют нужное изменение соотношений (в пределах допуска ) и изготавливают композицию с измененным соотношением и заданной термо-ЭДС.

Характеристика случайных колебаний эквивалентной термо- ДС композиции ЕЭ (среднеквадратичное отклонение Е g определ етс  как функци  нескольких переменных , измен ющихс  независимо друг от друга (EI и , ). Известно, что абсолют на  дисперси  суммы равна сумме абсолютных дисперсий слагаемых, а относительна  (дисперси  произведени  (частного) равна сумме относительных дисперсий сомножителей (делимого и делител ).

На основании этого правила, а также известного полуколичественного выражени  эквивалентной термо-ЭДС композиции - Е

0

ЕП

получаем выражение дисперсии эквивалентной термо-ЭДС. .

5%э ,( / (г) eF Ci LjpOJ- С2уО

при этом

. S(2:Ei;pi.t(%tLfa(№,ytf ft) 5(5jrL 2№VO Использу  известные значени  дисперсии fel. и JJVt можно рассчитать дисперсию ЕЭ , котора  и служит критерием дл  последующего расчета допустимых пределов колебани  соотношени  площадей поперечного сечени . Значе1и1 . дисперсии EL и могут быть получены из справочной литературы и зкспериментал-но.

Композиционные электроды могут быть вьтолнены в виде скрутки из двух параллельно соед1гаенных элементов разной толщины или скрутки разного числа проволок каждого элемента, имеющих примерно равную толЕцину, или каким-либо другим способом , обеспечивающим посто нство соотнощени  площадей поперечного сечени  элементов и наличие электрического контакта между элементами по всей длине композиции , где имеетс  температурный градиент в процессе эксплуатации.

Технико-экономический эффект от внедрени  разработанного изобретени  заключ етс  Е. повышении точности измерени  температуры при использовании термопары из иридиевых сплавов в комплекте с предлагаемым высокотемпературным компзнсащ онным проводом по сравнению с известной термопарой без компенсацион71ого провода. При тгагрсве холодных концов термопары до 100° С погрешность измерени  температуры составл ет более 50° С, тогда как исползование компенсационных проводов устран ет- эту погрешность. Кроме того, компенсационный провод облегчает монтаж термоэлектрического контура, так как долг обладает существенно большей пластичностью по сравнению с недопускающей перегибов проволокой из иридиевьк сплавов.

Предлагаемый провод выполнен из трех известных широко-распространенных материалов: промышленных сплавов хромель и нихром и 1ШСТОЙ меди, следовательно, не требует выплавки специальных сплавов и может быть изготовлен потребителем без специального сложного оборудовани .

Термо-ЭДС композиции

ХО, 3 мм

X9/Си 0,3 мм х1 (положительный электрод компенсационного провода) (Е+) относительно платины

Термо-ЭДС композиции Си 0,3 мм ХХ9/нихром 0,3 мм

XI(отрицательный электрод компенсационного провода)

(E) относительно платины

Суммарна  термо-ЭДС компенсационного провода (ЕХ)

Термо-ЭДС термопары

иридий/иридий (60 мас.%) -

родий (40 Macv%) EH

Систематическа  погреишость

компенсационного провода

,ii EX - ЕЙ

Примечание. Измерение термо-ЭДС проводили относительно платинового электрода сравнени . Свободные концы при 0°С.

4,797,05 9,36

3,174,736,47

1,622,322,89

1,642,262,84

-0,02+0,06+0,05

Claims (1)

1. КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРОВОД ДЛЯ ТЕРМОПАР, содержащий положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, причем один элемент композиции выполнен из меди, отличающийся тем,, что, с целью повышения точности измерения, температуры термопарой иридий/иридий ' (60 мас.%) родий (40 мас.%) при нагреве ее холодных концов до 500°С, в положительный электрод введен элемент из хромеля с образованием электрического контакта по всей длине с элементом из меда при соотношении площадей поперечного сечения двух элементов 1:(8-10), а в отрицательный электрод введен элемент из нихрома марки Х20Н80 при соотношении площадей . поперечного сечения элементов из меди и нихрома марки Х20Н80 (8-10):1.

   00 м иО ОЬ

   1 1068736