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 электродов термопары, и электрический мост в виде двух постоянных резисторов, у которых первые выводы подсоединены к свободным концам термопары, а вторые выводы заземлены совместно в общей точке. Сопротивления резисторов выбраны из условия: R1·Rx=R2·R у, где R1 - сопротивление первого резистора; Rx - сопротивление первого проводника термопары; R 2 - сопротивление второго резистора; Rу - сопротивление второго проводника термопары. Технический результат: повышение точности измерения температуры и безопасности работы. 1 ил.
Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения температуры объекта 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 (И.А.Тале, Термоактивационная спектроскопия люминисцирующих твердых тел. Известия Академии Наук СССР, серия физическая, 1981 г., т.45, 
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 излучением, 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 электрический мост в виде двух постоянных резисторов, первые выводы которых подсоединены к свободным концам электродов, а вторые выводы заземлены в общей точке совместно. Сопротивления резисторов выбраны из условия:
R 1·Rx=R2·Ry,
где R1 - сопротивление первого резистора;
Rx - сопротивление первого электрода термопары;
R2 - сопротивление второго резистора;
Ry - сопротивление второго электрода 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 через резисторы моста.
На фиг.1 приведена схема устройства для измерения температуры объекта, нагреваемого ионизирующим излучением.
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) и электрическому мосту, состоящему из двух резисторов 6 и 7. Первые выводы резисторов 6 и 7 подсоединены к свободным концам электродов 1 и 2, а вторые выводы этих резисторов заземлены в общей точке совместно.
Электроды 1 и 2 выполнены соответственно их хромелевой и алюмелевой проволоки. В качестве блока регистрации 5 (БР) может быть использован, например, электроизмерительный прибор В7-16А.
Сопротивление Rx первого электрода 1 составило 31 Ом, сопротивление Rу второго электрода 2 составило 15 Ом.
Свободный конец первого электрода 1 термопары в месте подсоединения к клемме прибора В7-16А заземлен через постоянный резистор 6 сопротивлением R1=103 Ом. Из условий равновесия моста подбирают сопротивление резистора 7, которым заземляют свободный конец второго электрода 2 термопары:
Rx·R1=Rу·R 2,
где Rx, Rу - сопротивления электрода 1 и электрода 2. Соответственно R2=2067 Ом.
К одной из клемм электроизмерительного прибора В7-16А подключают заземленный вольтметр В7-21 для измерения наведенного излучением электрического потенциала термопары относительно Земли.
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 термопары 1 и 2 возникает термоЭДС, которая контролируется блоком регистрации электрического сигнала 5 (БР) и по величине которой судят о температуре в контролируемой зоне 4 (КЗ). Заземление свободных концов термопары 1 и 2 через резисторы 6 и 7, соответственно, способствует выравниванию наведенного излучением потенциала термопары до значения потенциала Земли, а подбором сопротивлений резисторов 6, 7 осуществляют полную взаимную компенсацию падений напряжений наведенных радиацией токов на этих резисторах.
Для проверки точности измерений температуры объекта, нагреваемого ионизирующим облучением, провели измерения температуры плавления соды Na2CO 3 с использованием устройства-прототипа и предлагаемой полезной модели. В обоих случаях электроды термопар выполнены из хромелевой и алюмелевой проволоки. Температура плавления соды Na2CO3 является величиной табличной и составляет 853°С (Куриленко О.Д. Краткий справочник по 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.
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 содержит электрический мост в виде двух постоянных резисторов, у которых первые выводы подсоединены к свободным концам электродов термопары, а вторые выводы заземлены совместно в общей точке, при этом сопротивления резисторов выбраны из условия:
R1·Rx=R2·R y,
где R1 - сопротивление первого резистора;
Rx - сопротивление первого электрода термопары;
R2 - сопротивление второго резистора;
R y - сопротивление второго электрода термопары.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый электрод термопары выполнен из хромелевой проволоки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй электрод термопары выполнен их алюмелевой проволоки.
