double arrow
ГОСТ 6616 - 94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия

Стандарт распространяется на 14 типов термопар. Для них нормируется номинальная статическая функция преобразования Е(θ) при θ0 = 0 0С (в стандарте названа номинальной статической характеристикой) и допускаемые отклонения от неё. Функция Е(θ) даётся в табличной форме во всём диапазоне θmin ÷ θmax через каждый градус и аналитически в виде аппроксимирующих полиномов.

Эти таблицы и полиномы содержатся в отдельном стандарте: ГОСТ Р 50431– 92.

Нелинейность функции Е(θ) составляет несколько процентов.

Типы термопар и их номинальные функции преобразования имеют специальные обозначения.

Пример: платинородий-платиновая термопара типа ТПП 13. Один её термоэлектрод – это сплав платины (13 %) с родием, а другой – чистая платина. Её номинальная функция Е(θ) при θ0 = 0 0С обозначается R. Таблица этой функции содержит 1820 значений Е в диапазоне значений θ от – 50 0С до 1769 0С. При θ = – 50 0С Е = – 0,226 мВ; при θ = 0 0С Е = 0,000 мВ; при θ = 1769 0С Е = 21,121 мВ. В диапазоне значений θ от – 50 0С до 630,74 0С аппроксимирующий полином имеет вид:

Е = 5,289139·10 -3 θ + 1,391111·10 -5 θ 2 – 2,400524·10 -8 θ 3 + 3,620141·10 -11 θ

- 4,464502·10 -14 θ 5 + 3,849769·10 -17 θ 6 – 1,537264·10 -20 θ 7.

При разработке стандарта предполагалось, что этот и подобные ему полиномы будут удобны для компьютерной обработки экспериментальных данных.

Для этой термопары установлено два класса допусков отклонения от номинальной функции преобразования: 1 и 2. Для класса 1 в диапазоне значений θ от 0 до 1100 0С предел допускаемого отклонения составляет ± 1 0С.




Наиболее широкий диапазон θmin ÷ θmax от 0 до 2200 0С (до 2500 0С при кратковременном применении) имеет термопара типа ТВР. Оба её термоэлектрода сделаны из сплава вольфрама с рением, но один содержит 95 % вольфрама и 5 % рения, а другой – 80 % вольфрама и 20 % рения.

Термопары и неблагородных металлов и сплавов имеют более узкий диапазон θmin ÷ θmax, но они более дёшевы. Например, термопара хромель-алюмель (тип ТХА), у которой один тероэлектрод (хромель) – это сплав никеля (90,5 %) с хромом, а другой (алюмель) – никеля (94,5 %) с алюминием, кремнием, марганцем и кобальтом, работает в температурном диапазоне от – 200 до 1200 0С (до 1300 0С при кратковременном применении).

Обилие типов термопар, включённых в стандарт, объясняется на только различием диапазонов θmin ÷ θmax и чувствительности dE/dθ, но и тем, что на них по-разному влияют агрессивные среды.




{3К24}

В качестве примера на рис. 1 показана конструкция термопреобразователя с платинородий-платиновой термопарой. Один из термоэлектродов для изоляции от другого помещён в фарфоровую трубку 1. Вся термопара помещена в защитную фарфоровую трубу 2. Нерабочая часть термопары дополнительно защищена стальной трубой 3.

Рис. 1. Конструкция платинородий-платинового термопреобразователя.


{3К25}

Первый вариант требует термостатирования.

Рассмотрим второй вариант на примере автоматического компенсатора для измерения и регистрации температуры (рис. 1).

Неравновесный мост на резисторах R1 ÷ R4; R создаёт в своей выходной диагонали напряжение, зависящее от положения движка переменного резистора R. Это напряжение уравновешивает термо-ЭДС E термопары. Состояние равновесия автоматически поддерживается следящей системой, содержащей преобразователь постоянного напряжения в переменное, усилитель переменного напряжения, реверсивный асинхронный двигатель Д и понижающий редуктор Р. Эта система перемещает движок переменного резистора R. Вместе с перемещением движка перемещается указатель вдоль шкалы, проградуированной в оС и перо, вычерчивающее кривую изменений температуры во времени на бумажной диаграммной ленте равномерно перематываемой с верхнего подающего рулона на нижний принимающий (привод перемещения ленты на рисунке не показан).

В состав неравновесного моста входит терморезистор R1, находящийся при той же температуре θ1, что и концы удлинительных термоэлектродов, присоединённые к прибору. Если θ1 изменяется,

Рис. 1. Автоматический компенсатор для измерения и регистрации

температуры.

например, увеличивается, то термо-ЭДС E уменьшается, но параметры неравновесного моста выбраны так, что напряжение на его выходной диагонали настолько же уменьшается, и, следовательно, равновесие системы не нарушается, т. е. указатель и перо не изменяют своего положения. Другими словами, их положение зависит только от θ и не зависит от θ1. Это и есть компенсация влияния изменений θ1.

Состояние равновесия не нарушается также и при изменении сопротивления линии связи (rл1 и rл2), потому что в состоянии равновесия в контуре термопары отсутствует ток. Это – свойство компенсационного метода измерения.

{3К26}

Термодинамическая температурная шкала установлена по двум точкам: абсолютному нулю и температуре тройной точки* воды, принятой равной 0,01 0С = 273,16 К. Принцип построения температурной шкалы по абсолютному нулю и ещё какой-либо одной выбранной точке был в 1848 г. предложен Томсоном (Кельвином). Поэтому эту шкалу называют также шкалой Кельвина, а её часть, равную 1/273,16 – градусом Кельвина (обозначается К без значка 0).

*Тройная точка – состояние равновесного сосуществования трёх фаз вещества: твёрдой, жидкой и газообразной. Для воды это лёд, вода и пар при давлении 6,09 ГПа (4,59 мм ртутного столба).

**Томсон Уильям, с 1892 г. за научные заслуги барон Кельвин (Kelvin, 1824-1907) – английский физик.







Сейчас читают про: