Патент ссср 401896

401896

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.V.1971 (№ 1656335/18-10) М. Кл. 6 Olk 7/02 с присоединением заявки №

Гасударственный комитет

Сввета Министрав СССР ва делам изобретений и аткрытий

Приоритет

Опубликовано 12.Х.1973. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 28.II.1974

УДК 536.532 (088.8) Г ! .-; г!

О. П. Головин и С. П. Яценко

1 ! !

Институт химии Уральского научного центра АН С ССР

Авторы изобретения

7. !

Заявитель

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЪ|Х ТЕРМО-Э. Д. С.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к термоизмерительным приборам li может быть использовано при изучении температурной зависимости термоэлектрических свойств различных веществ. Так как величина дифференциальной термо-э.д.с. зависит от химического состава и структуры материала, установку можно использова ib для контроля чистоты получаемых материалов непосредственно в ходе технологического процесса.

Известны установки для измерения малых дифференциальных термо-э.д.с., содержа:цис ячейку с исследуемым материалом, эта "„oiiный материал, прибор для измерения э.; .с. и блок создания инертной атмосферы и поддержания необходимых температурных ржимов. В исследуемом материале созда;о г разность температур и к двум точкам, «горячей» и «холодной», разность температур между ко горыми составляет 5 — 30, подсоединяют проводники из эталонного материала, абсолютная дифференциальная термо-э.д.с. которого хорошо известна. Другие концы этих проводников в термостате подключа от к прибору, измеряющему э.д.с. Дифференциальная термо-э.д.с. для термопары исс -,едуемый материал — эталонный материал равна измеренной э.д.с., деленной на ЛТ, и представляет собой алгебраическую разность абсолютных дифференциальных термо-э.д.с. исследуемого и эталонного материалов.

Когда исследуются материалы с малой величиной абсолютной термо-э.д.с., например

5мета.ллы и сп.лавы в ж.и.дком и твердом состояниях, то к эталонному материалу предьявляются следующие требования. Величина абсолютной термо-э.д.с. должна быть порядка единиц микрово IbT на градус, термоэлек10 трические свойства должны быть стабильны и отсутствовать взаимодействие с и! с.т дуемым материалом. При изме иях с помощью известных установок температур 800 К имеются м атерил,, отвечающие перечислен15 ны,М -треббн пиям, например свинец, ь пптервале температур 20 —:300 К и медь при температурах 300 —:800 К. При более высоких, а также и при очень низких температурах эталонный материал работает в неблаго20 приятных температурных условиях. Это приводит к зцаштельному снижению точности измерений. Низкая точность измерений и невозможность обеспечения оптимального температурного режима для эталонного материа25 ла явля|отся недостатками всех известных установок.

Предлагаемая установка отличается от известных тем, что эталонный материал выполнен в виде образца, «горячая» и «холодная»

ЗО точки которого соединены соответственно с

401896

«горячей» и «холодной» точками исследуемого материала проводниками, выполненными из материала с абсолютной дифференциальной термо-э.д.с., прямо пропорциональной в рабочем интервале температур абсолютной температуре. Это позволяет повысить точность измерений.

«Горячая» точка образца из эталонного материала поддерживается при температуре

Т,= То+2Т. hT где Т вЂ” средняя температура рабочей зоны исследуемого материала;

ЬТ вЂ” разность температур между «горячей» и «холодной» точками исследуемого материала;

Tp — температура «холодной» точки образца из эталонного материала.

В этой формуле все температуры выражены в К.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемой установки.

К точкам а и b в объеме исследуемого материала 1 подсоединены проводники 2. Разность температур в этих точках создается нагревателем 3 и контролируется датчиком температуры 4. В термостате 5 к точкам d и d подключен прибор 6 для измерения э.д.с., действующей в электрической цепи. Проводники 2 в точках с и d находятся в электрическом контакте с образцом 7, выполненным из эталонного материала. Температура Т, в точке с устанавливается нагревателем 8 и контролируется датчиком температуры 9.

Датчик 10 предназначен для контроля температуры термостата 5, Для автоматизации процесса измерений все датчики температур 4, 9 и 10 подключают ко входу автоматического регулятора, а нагреватель 8 — к его выходу. Регулятор отрабатывает температуру

Т, = / То+2Т . ЬТ

Уста аботает следующим образом.

Нагревателем устанавливают температуру 7, при которой ь"-лут измерения, и разность т яда 5 — 20 между точками а и Ь. При этом в образцс--1 возни кает термо-э.д.с. Термостат 5 постоянно rr » держивает температуру То, находящуюся в интервале оптимальных значений для эталонного материала, а нагревателем 8 устанавливают температуру Т,. В данных условиях в проводниках 2 возникает равная по величине

5ивстречно включенна,я интегральная термоэ.д.с. Термо-э.д.с., возникающая в образце 7, такова, как если бы образец 7 находился в одинаковых температурных условиях с рабочей зоной исследуемого материала. Таким

1о образом, прибор 6 показывает э.д.с. Е термопары 1 — 7 при средней температуре Т с разность|о температур ЬТ. Дифференциальная термо-э.д.с. термопары 1 — 7 равна Е(ЬТ. Так как эталонный материал работает в опти15 мальном температурном режиме, точность измерений возрастает.

Преимущества предлагаемой установки особенно наглядно проявляются при температурах 1400 и более. Например, измеряли

20 дифференциальную термо-э.д.с. жидкого олова в интервале температур 1000 — 1400 К.

Измерения вели в инертной атмосфере. При измерениях по известной схеме с использованием гомогенной вольфрамовой проволоки в

2s качестве эталонного материала получили относительную погрешность измерений абсолютной дифференциальной термо-э.д.с. +60 —: —;100О О. Относительная погрешность этих же измерений с помощью предлагаемой установ30 ки, в которой в качестве материала для эталонного образца выбрали медь особой чистоты марки В-3, а соединительные проводники изготовили из той же вольфрамовой проволоки, составила +8 — 10%.

Предмет изобретения

Установка для измерения малых дифференциальных термо-э,д.с., содержащая ячейку с исследуемым материалом, эталонный мате40 риал, прибор для измерения э.д.с. и блок создания инертной атмосферы и поддержания необходимых температурных режимов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, эталонный материал выполи нен в виде образца, «горячая» и «холодная» точки которого соединены соответственно с

«горячей» и «холодной» точками исследуемого материала проводниками, выполненными из материала с абсолютной дифференциаль30 ной термо-э.д,с., прямо пропорциональной в рабочем интервале температур абсолютной тем пер атуре.

401896

Составитель В. Иванов

Техред А. Камышникова

Редактор С. Титова

Корректор М. Лейзерман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 313/2 Изд. ¹ 131 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5