SU917001A1 - Способ определени температуры - Google Patents

Description

(ЗА) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относитс  } термомет рии. Известен способ определени  темп ратуры, заключающийс  в измерении сопротивлени  термометров и рпред лении температуры.по термометрической характеристике СП. Однако известный способ не обладает требуемой точностью измерени , потому что погрешность аппроксимации действительной температурной хар теристики очень велика и, например, дл  терморезисторов типа ММТ-1 в ди пазоне температур (-70°С)-() достигает величины 8°С. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ определени  температуры, заключающийс  в измерении сопротивлени  термометров и определении тем пературы по термометрической характеристике , аппроксимируемой аналитической зависимостью с коэффициентами , вычисленными путем предварительной тарировки термометров в базовых точках рабочего диапазона температур D21. Однако и этот способ не обеспечивает требуемой точности измерени  в св зи с тем, что аналитические зависимости, примен емые дл  аппроксимации не полностью соответствуют физическим процессам, происход - щим в материале чувствительного элемента термометра, и не дают требуемого приближени  к реальной термометрической характеристике термометра , а в низкотемпературном диапазоне , где физические процессы усложн ютс , погрешность аппроксимации увеличиваетс . Кроме того, дл  каждого термометра необходимо проводить громоздкие вычислени  коэффициентов , реша  систему уравнений. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Указанна  цель достигаетс  тем, что тарируют термометры в двух базовых точках, расположенных на границах температурного диапазона, выбирают из них наиболее характерный обобщенный термометр, сопротивление которого окажетс  максимально близким по сравнению с другими к области матема тического ожидани  дл  сопротивлений всех градуируемых термметров данной группы, дополнительно тарируют его еще минимум в трех баэовых точках, расположенных равномерно между границами диапазона, одним из термометров измер ют температуру , определ   при этом величину его сопротивлени , затем соответствующее ему сопротивление обобщённого термометра Ri по формуле.

(e l L-C 5Rl2V ltQq S2, где RI сопротивление одного из те мометров, измеренное при и комой температуре. сопротивление одного из те мометров, измеренное во 2базовой точке, Кхг. сопротивление обобщенного термометра, измеренное во 2-ой базовой точке, ( - поправочный коэффициент, равный отнбшению разницы л гарифмов сопротивлений обо щенного и- одного из термо . метров, измеренных в двух базовых точках на границах диапазона. потом определ ют искомую темпе ратур по формуле (а«с.У где е - основание натуральных лога рифмов; степень полинома, коэффициент, определ емой, по способу Чебышева сопротивление обобщенного термометра. На фиг, I показан пример совмеще ни  термометрических характеристик одийочных и обобщенного термометров на фиг. 2 - график погрешности. Определение температуры предлагй емым способом производитс  следующи образом. Рассмотрим случай, когда группа термометров состоит из трех ттук:

термометра № 1, термометра № 2 и термометра № 3. Производитс  тарировка этих термометров в двух базовых точках на границах рассматриваемого диапазона (в т. Т и Tjg) .

Полученные значени  сопротивлений обозначаем Rtj, где I - номер термометра j - номер точки, обозначающий принадлежность началу или концу диапазона (т.е. в т. ,,, RU, R ВТ. T2-R2b , RS) Вычисл ем математическое ожидание дл  значений сопротивлений этой группы термометров -в точках Т и Та.

р t-Qa

- :--j--

ftai R21 - 2.

(

, g .2. Определ ем -разность сопротивлений термометров и математическоожидани  дл  точек Т, и Т, точек а подробнее (4 -Й2Д-Й ч Д Кал . йЙд2. лКг-г 22.-Ягг . Д«32 Выбираем термометр, имеющий наименьшее значеже 6Kt,j в качестве обобщенного термометра (в нашем случае это термометр № 2), На фиГ. изображены в координатах igR(loVT) термические характеристики термометров № 1, JP 2 и № 3 с двум  тарированными точками (кривые 1-3 || и. математическое ожидание значений сопротивлений рассматриваемой группы термометров, из которых также следует, что термометрическа  характеристика термометра № 2 наиболее близка к величине математического ожидани . Получаем в результате дополнительной тарировки обобщенного термометра еще три точки. В нижней дасти графика (фиг. )) приведены термометрическа  характе5917001

ристика термометра № Ц дл  которого производитс  в дальнейшем расчет измер емой температуры, и термометрическа  характеристика обобщенного тер- ле, мометра после приведени  их к оси абсцисс: дл  термометра № 1 Brj t9 Rj-1дНц2, (крива  О; - дл  термометра № 2иВ tgR2j- R22 (крива  2). Рассчитываем поправочные коэффициенты как отношение величин Би к B2J (дл  обобщенного термометра) в точке ТА , так как в координатах tg R(10/T) расположени  тарировочныХ точек на оси абсцисс помен лись и точка Т (перва ) в координатах оказалась в конце интервала. Дл  тер мометра № 1 K/,(tgRA irtgRn2)/ /(.). Измер ем, как указывалось вьш1е, термометром № 1 неизвестную температуру Т. Дл  этого измер ем значение сопротивлени  термометра Rj{ при этой температуре. Вычисл ем соответствующее ему. значение Rj обобщенного термометра. Поэтапно это выгл дит так: ) приводим значение. tgRiT к оси абсцисс: B.T, . ( О 2)рассчитываем соответствующее ,T-Kj( ( tgR(y-lV)R(i) К( дл  обоб щенного термометра (крива  1) 3)возвращаемс  в прежнюю систему координат tgR2r()j) i + 1gR2,2 (крива  1 ). Соответственно R;.1 OtCltgRjff- Rtt) к K + lgRjj. Полученное значение сопротивлени  обобщенного термометра представл ем в формулу и определ ем искомую т-емпе ратуру и , ,„ л гр. Коэффициенты Aj определ ютс  из тарировочных значений сопротивлени  обобщенного термометра в п ти базовы точках по способу Чебышева. Предлагаемый способ измерени  тем пературы был проведен на нескольких группах термометров. Дл  термометров типа ТСАД наименьша  погрешность пол чена дл  группы термометров одного типа, изготовленных из одного среза материала (дл  обеспечени  максималь ной однородности материала) по единой технологии и градуируемых в иден тичных услови х.

На фиг. 2 приведены данные погрешности измерени  температуры через обобщенную характеристику по формуусредненные по количеству,термометров в рассмат{5иваемой группе дл  термометров типа ТСАД (крива  1)ити-па ММТ (крива  2).. rf интервале 200 К 300 К и (крива  2) в интервале 150 К-300 К, расширенном в область низких температур. Дл  сравнени  на фиг. 2 также приведены усредненные погрешности измерени  температуры известным способом дл  термометров типа ТСАД (крива  3) и типа ММТ-1 (крива  4). Экспериментальна  проверка на партии термометров типа ТСАД показала , что при измерении температуры известным способом в низкотемпературном диапазоне 4,2-20 К погрешность получаетс  наименьшей при следующих значени х базовых точек: TO 6 К, ТА 9 К и .а дл  группы терморезисторов типа ММТ-1 в расшйренном диапазоне 150-300 К при следующих значени х базовых точек: Т, 150 К, Т 180 К и Т2.200 К. Погрешность измерени  температуры дл  терморезисторов типа НМТ-1 возрастает с 0,5 К в диапазоне 203 К-323К (обычньШ диапазон, рассматриваемый в известном способе) до 1,4 К в расширенном в область низких температур диапазоне 150-300 К. Дл  термометров типа ТСАД в диапазоне 4,2-20 К значение максимальной погрешности достигает 1 К. Как видно на фиг. 2 погрешность измерени  температуры предлагаемым способом меньше дл  терморезисторов типа ММТ-1 в диапазоне 203-300 К лТтас 0,261 К и в расширенном, диапазоне 150-300 К ,269 К,, т.е. практически не увеличиваетс  при расширении диапазона в область низких температур. Дл  термометров типа в диапазоне 4,2-20 К погрешность не превьш1ает 0,02 К. Кроме того, при большом количестве термометров в партии предлагаемый способ измерени  температуры сокращает объем информации, полностью, характеризующей эту группу, так как должны быть известны коэффищ енты аппроксимирующей формулы только дл  Одного обобщенного термометра и поправочные коэффициенты дл - остальных термометров, в то врем  как при ис79

пользовании известного способа надо энать не менее трех коэффициентов дл  каждого термометра.

Повышение точности, расширение рабочего диапазона в область низ.ких температур и в некоторых случа х зна читальное сокращение количества необходимой информации, харакэ:,еризующей группу термометров позвол ют ис пользовать предлагаемьй способ измерени  температуры в приборах дл  измерени  температуры с запоминающими устройствами, упрощают способ записи данных в пам ти ЭВМ и облегчают тарировку некоторых групп термометров .

Claims (2)

1.Терморезисторы типов КМТ-1, MMT-I, ГОСТ 10688-75, государственньй Комитет стандартов, М., 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 481795, кл. G О К 7/18, 1973 (прототип).

Ut.f

/ Уг/л-у