Устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована при измерении температуры объекта термопарой при облучении ионизирующим облучением. Устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, содержит термопару, измерительный спай которой расположен в контролируемой зоне, и блок регистрации электрического сигнала, соединенный со свободными концами термопары, и дополнительный электрод. Один конец дополнительного электрода соединен с измерительным спаем термопары, а другой заземлен, причем дополнительный электрод выполнен из материала, из которого выполнен один из любых двух электродов термопары. Технический результат: повышение точности измерения температуры; повышение безопасности работы. 1 ил.

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована при измерении температуры объекта термопарой при облучении ионизирующим облучением.

Известно устройство для измерения температуры объекта, выбранное в качестве прототипа, содержащее термопару, два электрода которой соединены в измерительный спай, размещаемый в контролируемой зоне. Блок регистрации электрического сигнала соединен со свободными концами электродов. (Тале И.А., Термоактивационная спектроскопия люминесцирующих твердых тел. // Изв. АН СССР, сер. физич. 1981. Т.45, N.2. С.245-252.).

Недостатками данного устройства являются:

1. Низкая точность измерения температуры объекта при нагреве его в поле ионизирующего излучения, вследствие возникновения паразитного ЭДС наводимого облучением в цепи термопары.

2. Возникновение в процессе облучения объекта на концах термопары потенциала величиной порядка сотен вольт относительно Земли, представляющего опасность для обслуживающего персонала.

Задачей полезной модели является повышение точности измерения температуры объекта при нагреве его в поле ионизирующего облучения и повышение безопасности работы.

Решение данной задачи достигается тем, что устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, также как в прототипе содержит термопару, состоящую из двух электродов, соединенных в измерительный спай, расположенный в контролируемой зоне, и блок регистрации электрического сигнала, соединенный со свободными концами электродов термопары.

Согласно полезной модели устройство содержит дополнительный электрод, один конец которого соединен с измерительным спаем термопары, а другой заземлен. Материал, из которого выполнен дополнительный электрод, идентичен материалу любого из двух электродов термопары.

В устройстве-прототипе для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, во время измерения температуры ионизирующее излучение наводит в цепи термопары паразитные ЭДС, которые искажают значения термоЭДС, и потенциал термопары достигает сотен вольт.

Указанный недостаток в предлагаемой полезной модели устройства для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, устраняют заземлением цепи термопары. Для устранения паразитных (наведенных излучением) ЭДС большое значение имеет выбор места наложения заземления и характер его выполнения. Наиболее оптимальным является заземление измерительного спая термопары. Чтобы исключить наведение дополнительных ЭДС на свободных концах термопары, наведенных к области контакта дополнительного электрода с измерительным спаем термопары в результате термоэлектрического эффекта Зеебека, материал дополнительного электрода выбирают идентичным материалу любого из двух электродов термопары.

Повышение точности измерения температуры объекта и безопасности по сравнению с прототипом достигается за счет устранения наведенных излучением ЭДС на свободных концах термопары в результате заземления измерительного спая термопары.

На фиг.1 приведена схема устройства для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением.

Устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением содержит термопару, состоящую из двух электродов 1 и 2, соединенных в измерительный спай 3, размещаемый в контролируемой зоне 4 (КЗ). Свободные концы электродов 1 и 2 подсоединены к блоку регистрации электрического сигнала 5 (БР). К измерительному спаю 3 термопары подсоединен дополнительный электрод 6, который заземлен.

Электроды 1 и 2 выполнены соответственно из хромелевой и алюмелевой проволоки. Дополнительный электрод 6 может быть выполнен или из алюмелевой или из хромелевой проволоки. В качестве блока регистрации 5 может быть использован, например, электроизмерительный прибор В7-16А.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Повышение температуры в контролируемой зоне 4 (КЗ) приводит к нагреванию измерительного спая 3 термопары. В результате этого между свободными концами электродов 1 и 2 термопары возникает термоЭДС, которая контролируется блоком регистрации электрического сигнала 5 (БР) и но величине которой судят о температуре в контролируемой зоне 4. Наведенный излучением на измерительном спае 3 термопары потенциал выравнивается до значения потенциала Земли через дополнительный электрод 6.

Для проверки точности измерений температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, провели измерения температуры плавления соды Na₂CO₃ с использованием устройства-прототипа и предлагаемой полезной модели. В обоих случаях электроды термопар выполнены из хромелевой и алюмелевой проволоки. Температуры плавления соды Na₂CO₃ является величиной табличной и составляет 853°С (Куриленко О.Д. Краткий справочник но химии - К.: Наукова Думка, 1974 - 991 с.). В качестве ионизирующего облучения использовали нагрев в пучке ускоренных электронов ускорителя ИЛУ-6. Облучением электронами осуществляли нагревание соды в тигле со скоростью 160 градусов в минуту. Параметры пучка электронов были следующими. Энергия электронов в пучке - 2 МэВ; ток пучка в импульсе - 600 мА; длительность импульса облучения - 500 мкс; частота следования импульсов облучения 15 Гц.

При измерении температуры при помощи устройства-прототипа в момент плавления соды показания блока регистрации электрического сигнала со свободных концов электродов термопары составили 36.2 мВ, что соответствует температуре 896°С, а измеренная при этом величина наводимого паразитного ЭДС относительно земли составила 137 вольт. Таким образом, при измерении температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, с использованием устройства-прототипа определенное значение температуры плавления соды в контролируемой зоне оказалось завышенным на 43°С. При этом в цепи термопары индуцировался потенциал 137 вольт относительно Земли.

При измерении в аналогичных условиях температуры расплавления соды предложенным устройством блок регистрации электрического сигнала 5 (БР) показал на свободных концах электродов 1 и 2 термопары величину 34.6 мВ, что соответствует значению температуры расплава соды 853°С. При этом сигнал между свободными концами 3 и 4 и Землей отсутствовал.

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, обеспечило правильное измерение истинного значения температуры соды и позволило устранить разность потенциалов в 137 В между свободными концами электродов 1 и 2 термопары и Землей.

1. Устройство для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, содержащее термопару, состоящую из двух электродов, соединенных в измерительный спай, располагаемый в контролируемой зоне, и блок регистрации электрического сигнала, соединенный со свободными концами электродов термопары, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным электродом, один конец которого соединен с измерительным спаем, а другой заземлен, причем дополнительный электрод выполнен из материала, идентичного материалу любого из двух электродов термопары.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что свободные концы термопары выполнены из хромелевой и алюмелевой проволоки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный электрод выполнен из хромелевой проволоки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный электрод выполнен из алюмелевой проволоки.