ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спаркс Л. Л., Пауэл Р. Л., Холл В. Дж. Достижения в области измерения низких температур с помощью термопар из "Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах " К ним относятся сплав Ag — 28 % (ат.) Аи как возможный заменитель платины для работы при температурах ниже температуры жидкого азота и три сплава системы Аи—Fe, сохраняющих высокую чувствительность при охлаждении до 10 К и даже ниже. [c.393] Для предельного уменьшения утечки холода из верхней камеры предусмотрено предварительное охлаждение подводящих проводов (до входа в нижнюю камеру) до температуры жидкого азота. Провода, идущие в верхнюю камеру, конечно, также приобретают эталонную низкую температуру. Между медным блоком и боковыми стенками верхней камеры установлен тепловой экран. Нагреватель, управляемый т. э. д. с., возникающей между блоком и экраном, автоматически поддерживает температуру экрана в пределах 0,01 К от температуры блока. [c.395] Температуру спая термопары от 20 до 280 °К измеряли с помощью платиновых термометров сопротивления, а в интервале 4—20 К — с помощью германиевых термометров сопротивления. В медном блоке монтировали по три термометра каждого тина. Они использовались и как датчики системы терморегулирования. Эталонные температуры в случае использования жидких водорода или азота рассчитывали по показаниям одного калиброванного платинового термометра. При этом в системе поддерживалось постоянное давление. В случае жидкого гелия система находилась при нормальном атмосферном давлении, температуру оценивали по изменению давления. [c.395] На рис. 2 приведена блок-схема измерительной системы. Она аналогична многим слаботочным измерительным системам постоянного тока. Т. 3. д. с. термопар и напряжение на германиевых термометрах измеряли с помощью потенциометра. Для работы с платиновыми термометрами использовали термостатированный мост Мюллера. [c.395] Согласно принятой методике необходимо измерить т. э. д. с. различных пар (всего 19 концов). Наибольщее значение имеют 37 комбинаций. Их можно разбить на три группы 1) четыре первичные термопарные комбинации [хромель — константан, хромель—алюмель, медь— константан и хромель — золото с 0,07 % (ат.) Fe] 2) семь комбинаций для тарировки, например константан — платина, и 3) двадцать две пары для сравнительной оценки материала, например константан — константан, полученного от разных поставщиков. [c.395] На рис. 3 показано, какие измерения необходимо провести для определения э. д. с. термопары, в данном примере хромель — Аи-1-0,07 % (ат.) Fe (буквами обозначены потенциалы, например, А — потенциал пары хромель — сплав Аи—Fe В — хромель — платина и т. д.). Вычисление э. д. с. пары, например хромель — сплав Ац—Ре, осуществляют следующим образом э. д. с. = Д [2Л + (S+С) + (/)+ )]. [c.395] Такая схема измерений позволяет систематические ошибки по меньшей мере трех типов свести к ошибкам случайным. Ошибки возникают в результате погрешностей в работе оператора, нестабильности работы потенциометра и под влиянием паразитных т. э. д. с. в подводящих проводах. Данный метод исключает влияние подсознательного желания оператора получить одни и те же результаты при последовательных измерениях, поскольку при вычислении конечного результата берется алгебраическая сумма пяти существенно различных величин. При суммировании пяти различных результатов измерений усредняются ошибки, обусловленные работой потенциометра. Неоднородность изменения размеров проводов вследствие неправомерности распределения температуры по длине служит причиной небольшого изменения напряжения. [c.395] Поскольку предлагаемая процедура измерения достаточно длительна, эти вариации также усредняются. [c.396] Для тарировки использовали проволоку из хромеля, меди, серебра, платины, сплава Ag — 28% (ат.) Аи, константана, алюмеля и трех сплавов Аи—Fe [0,02 0,03 и 0,07 % (ат.) Ре]. Из материалов промышленного изготовления отбирали достаточно большое число образцов. [c.396] Поэтому полученные результаты можно принять в качестве стандартных. Поскольку измерено ограниченное число образцов, сплавов золота с железом промышленной поставки, эти результаты нельзя считать окончательными. [c.396] Как уже упоминалось, эксперименты проводились с использованием трех жидких газов. Это позволяло менять температуру верхнего блока от 4 до 280 К в случае жидкого гелия в интервале от 4 до 26 К, жидкого водорода от 20 до 90 К и жидкого азота от 75 до 280 К. На рис. 4 приведены результаты экспериментов, обработанные по методу наименьших квадратов, для сплава Аи — 0,07% (ат.) Fe. Закон последовательных температур [3] гласит если между двумя спаями разнородных гомогенных металлов с температурами Ti и Га возникает т. э. д. с. /, а в случае температур Т г и Гз т. э. д. с. 2, то т. э. д. с., возникающая между спаями с температурами Ti и Гз, будет составлять i+ 2- Такой закон позволяет привести все значения э. д. с, к одной общей температуре холодного спая. Тарировочная таблица составлена с учетом этого обстоятельства. На рис. 5 приведена результирующая температурная кривая изменения т. э. д. с. термопары хромель — сплав Аи—0,07 % ( ат.) Fe. [c.396] Тарировочные таблицы для термопар типов Т, К и Е приемлемы в качестве национальных стандартов. Их можно состыковать с существующими стандартными таблицами для высоких температур и получить для каждого типа термопар единые таблицы во всем рабочем интервале. Испытания Аи—Fe сплавов целесообразно продолжить для оценки однородности материала, изготовленного на разных заводах. [c.398] Вернуться к основной статье