Система контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для оперативного периодического контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в измерительных, поверочных и калибровочных лабораториях различных отраслей науки и промышленности. Технический результат: сокращение трудоемкости, повышение точности и сходимости результатов контроля стабильности термометров. Заявленный технический результат достигается за счет того, что система контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, содержащая ампулу с чистым галлием, твердотельный термостат, термометр, прибор для измерений и регистрации выходного сигнала контролируемого термометра, отличающаяся тем, что твердотельный термостат содержит цилиндрическое гнездо, выполненное с возможностью автоматического поддержания заданной температуры, содержит персональный компьютер с монитором.

Область применения

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для оперативного периодического контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в измерительных, поверочных и калибровочных лабораториях различных отраслей науки и промышленности.

Уровень техники

Известен способ [1] определения стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления, предусматривающий измерение их сопротивления в ампуле тройной точки воды при температуре +0,01°С. Недостатком этого способа является большая трудоемкость процедуры приготовления тройной точки воды и необходимость выдержки ампулы при температуре 0°С не менее суток.

Известен способ [2] проверки стабильности промышленных термометров сопротивления при температуре плавления льда (0±0,02)°С. Недостатком этого способа является существенная трудоемкость, а также низкая точность воспроизведения и поддержания температуры 0°С, что не обеспечивает качество контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации.

Наиболее близким аналогом является патент RU 64364 U. Описывается малогабаритная ампула реперной температурной точки, содержащая: цилиндрический стакан с термометрическим веществом, вкладыш с каналом для термометра, помещенный коаксиально в стакан, металлический корпус, отличается тем, что содержит металлическую втулку, с регулировочными и стопорными винтами, выполненными с возможностью обеспечения уплотнения конусного соединения стакана с вкладышем, расположенного внутри металлического корпуса, причем наружный диаметр канала для термометра относительно внутреннего диаметра цилиндрического стакана находится в соотношении не более 1:2 при диаметре корпуса ампулы не более 25 мм и длине канала для термометра от 100 до 110 мм.

Заявленная система реализуется на основе данного устройства.

Технический результат: сокращение трудоемкости, повышение точности и сходимости результатов контроля стабильности термометров.

Реализация полезной модели

Заявленный технический результат достигается за счет того, что система контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, содержащая ампулу с чистым галлием, твердотельный термостат, термометр, прибор для измерений и регистрации выходного сигнала контролируемого термометра, отличающаяся тем, что твердотельный термостат содержит цилиндрическое гнездо, выполненное с возможностью автоматического поддержания заданной температуры, содержит персональный компьютер с монитором. Предлагаемая система контроля стабильности термометров в процессе их эксплуатации основана на периодическом измерении сопротивления или температуры термометра в температурной точке плавления галлия (29,7646°С), воспроизводимой в малогабаритной ампуле галлия (по патенту RU 64364 U).

На фиг.1 изображено устройство системы, на фиг.2, 3 - типовые кривые плавления галлия с горизонтальным участком, соответствующим термодинамическому равновесию жидкой и твердой фаз чистого галлия, получение в процессе периодического контроля стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления капсульного и стержневого типов соответственно.

Система может функционировать на основе устройства (фиг.1), которое состоит из малогабаритной ампулы 1, твердотельного термостата 3 с цилиндрическим гнездом 2, в котором автоматически поддерживается заданная температура, контролируемого термометра 4, измерительного прибора 5 для измерений и регистрации выходного сигнала контролируемого термометра, персонального компьютера 7 с монитором 6. Принцип работы системы. Малогабаритную ампулу галлия 1, охлаждают в течение 30 минут до температуры 0°С в морозильной камере холодильника и помещают в колодец 2 калибратора температуры с твердотельным термостатом 3, в котором автоматически поддерживается температура на 0,3°С выше температуры плавления галлия. Затем помещают в термометровый канал ампулы с галлием контролируемый термометр 4. После 20 минутного нагрева ампулы галлия с контролируемым термометром включают

запись выходного сигнала термометра с помощью микропроцессорного измерительного прибора 5 и его программного обеспечения, позволяющего визуально наблюдать на мониторе компьютера кривую плавления галлия в реальном масштабе времени. После выхода на горизонтальный участок кривой плавления запись выходного сигнала продолжают в течение 30-90 минут, после чего прекращают запись сохраняют измерительную информацию в файле Excel. Измерительная информация, полученная в течение 30-90 минут записи на горизонтальном участке площадки плавления галлия, обрабатывается статистическими методами, для расчета среднего арифметического значения измеряемого параметра термометра и среднего квадратичного отклонения. Среднее арифметическое значение выходного сигнала термометра при температуре плавления галлия вычисленное для фиксированного по времени участка кривой плавления галлия записывают в журнале наблюдений и с этим значением сравнивают значения, получаемые в процессе периодического контроля стабильности термометра. Предлагаемый способ позволяет сравнивать периодически получаемые значения выходного сигнала в привязке к одному и тому же временному интервалу на кривой плавления, что обеспечивает сходимость результатов контроля стабильности. Предлагаемая система многократно проверялась в процессе периодического контроля стабильности эталонных платиновых термометров сопротивления капсульного типа и стержневого типа с кварцевой защитной оболочкой. Получен ряд кривых плавления галлия в малогабаритной ампуле, содержащей 145 г галлия. Суммарное время охлаждения ампулы галлия, нагрева галлия до начала фазового перехода первого рода и измерения на площадке плавления, достаточное для контроля стабильности одного эталонного термометра сопротивления, составляет 90-120 мин. Средняя продолжительность площадки плавления галлия в малогабаритной ампуле составляет не менее 6 ч, что позволяет проконтролировать несколько термометров за время реализации горизонтального участка кривой плавления галлия, т.к. на контроль второго и каждого последующего термометра требуется не более 30 мин.

Система контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров в процессе их эксплуатации, содержащая ампулу с чистым галлием, твердотельный термостат, термометр, прибор для измерений выходного сигнала контролируемого термометра, отличающаяся тем, что твердотельный термостат содержит цилиндрическое гнездо, выполненное с возможностью автоматического поддержания заданной температуры, содержит персональный компьютер с монитором.