SU400820A1

SU400820A1 - THERMOCOUPLE

Info

Publication number: SU400820A1
Application number: SU1713806A
Authority: SU
Inventors: И. Л. Рогельберг Б. Я. Токарев витель В. М. Бейлин
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1973-10-01

Description

1one

Изобретение относитс к области измерительной техники, в частности, к измереиню криогенных температур термонарами.The invention relates to the field of measurement technology, in particular, to the measurement of cryogenic temperatures by thermal monitors.

Известно несколько типов термопар дл измерени криогенных температур. В качестве положительных электродов дл этих термопар примен ют медь или хромель, а в качестве отрицательных - сплавы медь + железо , золото -f- железо.Several types of thermocouples are known for measuring cryogenic temperatures. Copper or chromel are used as positive electrodes for these thermocouples, and copper + iron and gold-f-iron alloys are used as negative electrodes.

Однако дл термопар медь/золото + железо и медь/медь + железо характерны сравсравнительно невысока чувствительность в области криогенных температур (не выше 15 -икв/°К), узость области максимальной чувствительности, что ограничивает их рабочий диапазон, и сравнительно высока чувствительность при температуре свободных концов 273°К, что приводит к значительной ошибке при измерении низких температур. Последнее особенно относитс к термопарам, в которых в качестве положительного электрода используетс хромель. При этом чувствительность термопар при температуре свободных копцов значительно выше (приблизительно вдвое), чем при низких температурах , что может привести к большой погрешности при измерении температуры. Кроме того, хромелевый термоэлектрод имеет высокую термоэлектрическую неоднородность.However, copper / gold + iron and copper / copper + iron thermocouples are characterized by relatively low sensitivity in the region of cryogenic temperatures (not higher than 15 kV / ° K), the narrowness of the maximum sensitivity region, which limits their operating range, and relatively high sensitivity at temperature free ends of 273 ° K, which leads to a significant error in the measurement of low temperatures. The latter especially applies to thermocouples in which chromel is used as a positive electrode. At the same time, the sensitivity of thermocouples at a temperature of free cocks is much higher (approximately twice) than at low temperatures, which can lead to a large error in measuring temperature. In addition, the chromel thermoelectrode has a high thermoelectric non-uniformity.

Чувствительность термопары медь( золото -|- кобальт резко падает при понижении температуры ниже 10-15°К, поэтому ее нецелесообразно примен ть дл измерени очень низких температур. Недостатками ее также вл ютс рост чувствительности с ростом температуры (чувствительность при 273°К приблизительно в 3 раза выше, чем при температуре жидкого водорода и в 10 раз выше, чем при температуре жидкого гели ), а также больша термоэлектрическа нестабильность и неоднородность. Это вызвано тем, что сплав золото + кобальт, примен емый дл низкотемпературных термопар, представл ет собой пересыщенный твердый раствор, наход щийс в метастабильном состо нии.The sensitivity of the thermocouple copper (gold - | - cobalt drops sharply when the temperature drops below 10-15 ° K, so it is not advisable to use it to measure very low temperatures. Its disadvantages are also an increase in sensitivity with increasing temperature (sensitivity at 273 ° K 3 times higher than at the temperature of liquid hydrogen and 10 times higher than at the temperature of liquid helium), as well as greater thermoelectric instability and heterogeneity. This is caused by the fact that the alloy gold + cobalt used for low temperatures thermocouples, is a supersaturated solid solution that is in a metastable state.

Цель изобретени - увеличение чувствительности термопары в диапазоне рабочих (криогенных) температур, уменьшение чувствительности при температуре свободных концов 273° К, а следовательно, повышение точности измерени температуры.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of a thermocouple in the range of working (cryogenic) temperatures, decrease sensitivity at a free end temperature of 273 ° K, and therefore increase the accuracy of temperature measurement.

Это достигаетс тем, что отрицательный термоэлектрод термопары выполнен из сплава золота с железом, положительный термоэлектрод - пз сплава паллади , легированного хромом в количестве 0,2-0,4% и рутением в количестве 0,8-0,6%, при суммарном содержании зказанных элементов, равном .This is achieved by the fact that the negative thermocouple of the thermocouple is made of an alloy of gold with iron, a positive thermoelectrode of the alloy of palladium alloyed with chromium in the amount of 0.2-0.4% and ruthenium in the amount of 0.8-0.6%, with a total content of The items shown are equal.

На чертеже показаны кривые температурной зависимости термо-э.д.с. предложенной термопары (крива /) и термопар медь + железо/медь (крива 2), золото + железо/медь (крива ).The drawing shows the curves of the temperature dependence of thermo-emf. proposed thermocouple (curve /) and thermocouple copper + iron / copper (curve 2), gold + iron / copper (curve).

Преимуществом предложенной термопары вл етс высока чувствительность в широкой области криогенных температур (пор дка 16 лк8/°К в диапазоне 4-100°К и не менее 10 лкв/°К до 150°К при максимальной чувствительности, равной примерно 21 мкв/°Ю.The advantage of the proposed thermocouple is high sensitivity in a wide range of cryogenic temperatures (on the order of 16 lx8 / ° K in the range of 4-100 ° K and at least 10 lkV / ° K to 150 ° K with a maximum sensitivity of approximately 21 µV / ° S .

Чувствительность термопары при низких температурах превосходит чувствительность известных термопар. Кроме того, чувствительность предложенной термопары в области температуры свободных концов 273°К близка к нулю, что обеспечивает значительное уменьшение погрешности, св занной с колебани ми температуры свободных концов, и повышение точности измерений.The sensitivity of a thermocouple at low temperatures exceeds that of known thermocouples. In addition, the sensitivity of the proposed thermocouple in the temperature range of the free ends of 273 ° K is close to zero, which provides a significant decrease in the error associated with temperature fluctuations of the free ends and an increase in the measurement accuracy.

В термопаре сплав паллади с хромом и рутеиием вл етс ненасыщенным твердым раствором, благодар этому создаетс его высока термоэлектрическа стабильность и однородность.In a thermocouple, palladium alloy with chromium and ruthenium is an unsaturated solid solution, thereby creating its high thermoelectric stability and uniformity.

Предмет изобретени Subject invention

Термопара дл измерени низких температур от 1 до 200°К, отрицательный термоэлектрод которой выполнен из сплава золота с железом, отличающа с тем, что, с целью увеличени чувствительности в диапазоне рабочих (криогенных) температур и уменьшени чувствительности ири температуре свободных концов 273°К, ее положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе паллади , легированного хромом в количестве 0,2-0,4% и рутением в количестве 0,8-0,6%, при суммарном содержании указанных элементов , равном 1%.A thermocouple for measuring low temperatures from 1 to 200 ° K, the negative thermoelectric electrode of which is made of an alloy of gold with iron, characterized in that, in order to increase the sensitivity in the range of working (cryogenic) temperatures and reduce the sensitivity and temperature of the free ends to 273 ° K, its positive thermoelectrode is made of a palladium-based alloy doped with chromium in an amount of 0.2-0.4% and ruthenium in an amount of 0.8-0.6%, with a total content of these elements equal to 1%.

rrj 273 250 т-оrrj 273 250 tons

200200