Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Рефераты
Название:
Металлические термометры сопротивления для измерения низких температур

Тип: Рефераты
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Рефераты

Цена:
1 грн



Подробное описание:

Металлические термометры сопротивления для измерения низких температур


2.1.1. Требования, предъявляемые к металлам при
изготовлении чувствительных элементов
низкотемпературных термометров


Металлы, используемые для изготовления ЧЭ термометров сопротивления для измерения низких температур, должны обладать:
1) большим температурным коэффициентом сопротивления;
2) постоянным температурным коэффициентом сопротивления в широком диапазоне температур;
3) длительно стабильным температурным коэффициентом сопротивления;
4) большим удельным сопротивлением;
5) хорошими механическими свойствами (пластичностью, гибкостью);
6) несложной технологией получения материала высокой химической чистоты
Относительно требования п. 1 можно заметить, что в области низких температур большим температурным коэффициентом сопротивления обладают чистые металлы, такие как натрий, калий, цезий, рубидий, таллий, галлий, индий, свинец, висмут, а также серебро, золото, платина, марганец, медь и никель. Однако большинство из них не удовлетворяет остальным требованиям, поэтому список металлов, пригодных для изготовления низкотемпературных термометров, весьма ограничен.
Относительно требования п. 3 следует добавить, что длительная стабильность температурного коэффициента сопротивления, обусловленная длительной стабильностью удельного сопротивления металла, предполагает в первую очередь высокую химическую чистоту металла, а также его инертность по отношению к окружающей среде и нечувствительность к внешнему магнитному полю.
Взвесив все перечисленные требования, предъявляемые к металлам для изготовления ЧЭ низкотемпературных термометров, приходим к выводу, что из чистых металлов этим требованиям лучше всего удовлетворяет платина, в меньшей степени — никель и отчасти медь. Попытки использовать индий и марганец не привели к успеху из-за неудовлетворительных механических свойств этих металлов — индий слишком мягок, а марганец, наоборот, тверд и очень хрупок.

2.1.2. Платиновые термометры
Достоинства и недостатки платины


В качестве материала для изготовления ЧЭ низкотемпературных термометров используется платина. Отметим основные достоинства этого металла:
1. Постоянные температурный коэффициент сопротивления (в течение длительного времени) и температурная зависимость удельного сопротивления (из всех металлов, которые можно рассматривать для данной цели, платина имеет самое стабильное сопротивление).
2. Хорошие механические свойства, прежде всего пластичность (большое относительное удлинение). Это свойство позволяет получать проволоку малых диаметров для изготовления ЧЭ и почти полностью устранить остаточные механические напряжения в проволоке, поэтому сопротивление готовых ЧЭ остается постоянным в течение длительного времени.
3. Относительно легкий способ получения металла без примесей.
Наряду с указанными достоинствами, платине присущи и некоторые отрицательные свойства:
1) малый температурный коэффициент сопротивления, особенно в области ниже 10 К;
2) переменный температурный коэффициент сопротивления во всем диапазоне низких температур;
3) малое удельное сопротивление.
Начиная приблизительно с 30 К платина обладает исключительно высокой длительной стабильностью электрического сопротивления. Но при более низких температурах она может в определенных условиях проявлять некоторое непостоянство во времени и неопределенность хода зависимости
электрического сопротивления от температуры. Причины этого непостоянства описаны далее.

2.1.3 Удельное сопротивление платины
при низких температурах


Результирующее удельное сопротивление платины и других чистых металлов (но не сплавов) определяется правилом Маттисена:
ρ=ρi+ρr (2.1.3.1.)
де ρi означает «идеальное» удельное сопротивление, а ρr —остаточное удельное сопротивление.
«Идеальное» удельное сопротивление ρi, связано с тепловым колебанием кристаллической решетки. Это сопротивление одинаково для разных образцов одного и того же материала зависит только от температуры
Остаточное удельное сопротивление связано с дефектами кристаллической решетки (вызванное, например, механическими напряжениями), а так же химическими примесями. Это сопротивление различно для разных образцов одного и того же материала и почти не зависит от температуры.
Формула (2.1.3.1.) недостаточно точно выражает результирующее удельное сопротивление чистых металлов. Более удовлетворительные результаты не только для платины, но и для других чистых металлов дает формула, преобразованная к виду
ρ =ρi + ρr + χρr, (2.1.3.2.)
где χ-поправочный коэффициент.
Выражение
χρr=ρΔ (2.1.3.3.)
представляет собой так называемое добавочное удельное сопротивление, которое включает все отклонения от исходной формулы Маттиссена (2.1.3.1.).

2.1.4. Зависимость свойств платиновых термометров от значения остаточного удельного сопротивления


Наличие остаточного удельного сопротивления ρr, обусловленного химическими примесями и механическими напряжениями в проволоке, приводит к тому, что для разных образцов платины температурные зависимости электрического сопротивления отличаются (особенно при температурах ниже 10 К). Воспроизводимость этих зависимостей с течением времени ухудшается. Существенно и то обстоятельство, что остаточное сопротивление уменьшает температурный коэффициент сопротивления, особенно при температурах ниже 10 К, так что граница наименьшей измеряемой температуры смещается вверх.
Чтобы в максимальной степени уменьшить остаточное удельное сопротивление ρr, механические напряжения в платиновой проволоке, возникающие как при ее изготовлении, так и при изготовлении ЧЭ, должны быть как можно меньше, а сама платина — как можно чище. Для изготовления низкотемпературных платиновых термометров необходимо использовать спектрально чистую платину с содержанием основного вещества не менее 99,999%. Чистоту контролируют, измеряя отношение сопротивлений R100˚C/R0˚C , которое должно быть меньше или равно 1,3920. Однако из такой платины не изготовляют очень точные термометры.
Для платиновых термометров, которые служат в качестве термометрических эталонов и образцовых и используются в точных измерениях, употребляют платину с отношением R100˚C/R0˚C более 1,3926.
R0˚C — это сопротивление платиновых термометров при температуре 0°С, обычно называемое номинальным сопротивлением. После изготовления ЧЭ термометров их обычно отжигают при температуре 600°С в газовой среде, в которой присутствует кислород.

 

Об исключительно высокой длительной стабильности платиновых термометров лучше всего свидетельствует тот факт, что Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68), воспроизводится платиновым термометром в качестве первичного эталона с погрешностью, которая в реперных точках шкалы менее ±10-3 К.

2.1.5. Конструкция платиновых термометров сопротивления


Технические термометры (тип ТСП) чаще всего выполняются в конструктивной форме, показанной на рис. 5.
Неизолированную платиновую проволоку 1 диаметром 0,07 мм бифилярно наматывают на слюдяную пластинку 2 с зубчатыми краями. Бифилярная намотка необходима для того, чтобы исключить появление индуктивного сопротивления. Пластинка с намотанной на ней платиновой проволокой покрывается с двух сторон слюдяными пластинками таких же размеров. Все три пластинки скрепляются серебряной лентой 4 в пакет. К каждому концу платиновой проволоки приваривается подводящий провод 3 из серебра диаметром 1 мм. Подводящие провода изолируются фарфоровыми бусами 5 и присоединяются к зажимам на головке термометра. Такой чувствительный элемент помещают в тонкостенную алюминиевую трубку 6 (рис. 7), в нижней части которой расположен массивный вкладыш 7 с плоской прорезью для чувствительного элемента. Вкладыш улучшает условия теплопередачи от трубки к чувствительному элементу. Алюминиевую трубку вместе с подводящими проводами помещают во внешний защитный чехол 8, выполняемый обычно из стальной трубы.
Внешний вид и размеры термометров такие же, как и у термоэлектрических термометров. Длина чувствительного элемента во всех конструкциях обычно не меньше 90…100 мм.

 

 

 


Рис. 5. Конструктивная схема платиновых термометров сопротивления: а — схема бифилярной намотки проволоки 1 на слю¬дяную пластинку 2; б—чувствительный элемент термометра в арматуре

У термометров с уменьшенной тепловой инерцией массивный вкладыш не применяется и пакет из трех слюдяных пластин помещается между двумя пружинящими лепестками из тонкого (0,1 мм) дюралюминия.
Термометры малоинерционные (с постоянной времени менее 9 сек) имеют чувствительный элемент иной конструкции: платиновая проволока, намотанная на стеклянный стержень, оплавляется стеклом и помещается во внешний защитный чехол с наружным диаметром 10 мм.
У термометров, предназначенных для измерения отрицательных температур, алюминиевая трубка с чувствительным элементом заливается парафином для защиты от образования конденсата.
Термометры могут быть выполнены также двойными (с двумя электрически изолированными друг от друга чувствительными элементами и с четырьмя зажимами на головке термометра).

Платиновые технические термометры сопротивления (по ГОСТ 6651—59) выпускаются трех градуировок, отличающихся величиной сопротивления R0 при 0°С и пределами применения:
Для измерения низких температур от 12 до 95К. (приблизительно от —261 до — 178°С) применяются специальные образцовые и лабораторные термометры сопротивления (ГОСТ 12877—67). Зависимость между сопротивлением и температурой устанавливается в этом случае по ГОСТ 12442—66.
Технические термометры поверяют обычно в двух точках: при 0°С в ледяном термостате и приблизительно при 100°С в паровом термостате. Критериями оценки качества термометров служат значения сопротивления R0 и отношения сопротивлений R100/R0

Таблица 4
Зависимость сопротивления платиновых термометров от температуры (градуировочные таблицы)

Температура, Сопротивление R для градуировки, ом Температура, *С Сопротивление К для градуировки,. ом
гр 21 гр 22 гр 21 гр 22
-200 7,95 17,28 250 89,96 195,56
—150 17,85 38,80 300 98,34 213,79
-100 27,44 59,65 350 106,60 231,73
- 50 36,80 80,00 400 114,72 249,38
0 46,00 100,00 450 122,70 266,74
50 55,06 119,70 500 130,55 283,80
100 63,99 139,10 550 — (300,58)
150 72,78 158,21 600 — (317,06)
200 81,43 177,03 650 — (333,25)


2.1.6. Интерполяционные формулы для
низкотемпературных платиновых термометров


Качество платиновых термометров, изготовлении по правильной технологии и из платины высокой чистоты, можно заранее гарантировать. Если тсрмометры имеют R100˚C/R0˚C ≥ 1.3925 то интерполяционным формулами служат уравнения МПТШ-68, и достаточно градуировать их в нескольких реперных точках согласно методу, установленному МПТШ-68.
Помимо интерполяционных формул, установлении МПТШ-68, иногда пользуются менее точным, но боле простым способом — так называемой Z-функцией, которая позволяет провести интерполяцию, если известно сопротивление термометра только в двух температурных точках. Общая формула Z-функции выведена из следующих соображений.
Согласно правилу Маттисена полно сопротивление R металла при данной температуре складывается из идеального Ri и остаточного Rr сопротивлений, причем последнее зависит от концентрации примесей и нарушений внутренней структуры металла.
Следовательно,
R=Ri+Rr. (2.1.6.1)
Сопротивление Ri зависит от температуры, а сопротивление Rr почти не зависит. Запишем соотношения:
(2.1.6.2)
(2.1.6.3)
в которых R — сопротивление при произвольной температуре Т; R1 — сопротивление при температуре Т1 а R2 — сопротивление при температуре Т2.

Преобразуя выражения (2.1.6.2) и (2.1.6.3), получаем:
(2.1.6.4)
Выражение в правой части уравнения (2.1.6.4) зависит от температуры, но для образцов из данного металла постоянно, поскольку состоит из идеальных сопротивлений. Это выражение представляет собой Z-функцию которая служит основанием для простой интерполяции зависимости R(T) платиновых термометров, а также изготовленных из других чистых металлов.
До введения МПТШ-68, в которой уже заданы интерполяционные формулы для интервала температур 13-90 К, в интервале 20—90 К использовали Z-функцию вида
(2.1.6.5)
где R —сопротивление платинового термометра при произвольной температуре T; RH2 — сопротивление термометра в точке кипения водорода (20,273 К); RO2 —сопротивление в точке кипения кислорода (90,190 К), a Z принимает значения, которые для платинового термометра с отношением сопротивлений. R100˚C/R0˚C ≥ 1.3925 приведены в таблице NBS (Национального бюро стандартов США). Эта таблица позволяет интерполировать с погрешностью ±0,05 К в температурном диапазоне 20—90 К.

2.1.7. Свойства платиновых термометров
при температурах ниже 10 К


Благодаря исключительной долговременной стабильности сопротивления, обеспечивающей высокую точность измерения, платиновые термометры находят широкое применение в качестве опорных эталонов МПТШ-68 в температурном диапазоне 13—904 К. В этом диапазоне такие термометры способны обнаружить изменения температуры менее 0,1 мК, причем сама МПТШ-68 может быть воспроизведена с погрешностью ± (2—3)мК.
Берри показал, что выбранными платиновыми термометрами можно с меньшей точностью измерять и температуры в интервале от 2 до 12 К. Здесь погрешность составляет ± (20-30) мК в течение 2 лет. Соблюдая аккуратность в работе с термометрами, можно повысить точность и достигнуть погрешности в ±10 мК. Температурную зависимость R(t) для специально отобранных платиновых термометров в диапазоне от 2 до 10 К можно выразить формулой
(2.1.7.1)
где р и q, - постоянные; WT = RT/R273.15K W0 = WT при Т=0К
Для точной интерполяции зависимости R(t) в температурном интервале от 2 до 10К необходимо использовать полный многочлен пятого порядка с коэффициентами, найденными методом наименьших квадратов.
Тогда :
при m =5 (2.1.7.2)
Формула (2.1.7.1) позволяет в интервале от 4,2 до 10 К интерполировать с погрешностью ±0,1 К.




Комментарий:

Металлические термометры сопротивления для измерения низких температур


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы