Прецизионный двухконтурный термостат
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
град); методы, основанные на температурной зависимости эффекта Мёссбауэра и анизотропии g-излучения (ниже 1 К), термошумовой термометр с преобразователем на эффекте Джозефсона (ниже 1 К). Особой сложностью термометрии в диапазоне сверхнизких температур является осуществление теплового контакта между термометром и средой.
Путём сравнения с эталоном значения температур передаются образцовым приборам, по которым градуируются и проверяются рабочие приборы для измерения температуры. Образцовыми приборами являются германиевые (1,5- 13,8 К) и платиновые [13,8-903,9 К (630,7 С)] термометры сопротивления, платинородий (90% Pt, 10% Rd) - платиновая термопара (630,7-1064,4С) и оптический пирометр (выше 1064,4 С) [3].
Перечень основных реперных точек МТШ-90 приведен в таблице 1 [5].
Табл. 1.1. Перечень основных фиксированных точек МТШ-90
ВеществоРеперная точкаT90/Kt90/Ce-H2Тройная точка13.8033-259.3467 e-H2Давление паров?17? -256.15 e-H2Давление паров?20.3? -252.85 NeТройная точка24.5561-248.5939 O2Тройная точка54.3584-218.7916 ArТройная точка83.8058-189.3442 HgТройная точка234.3156-38.8344 H2OТройная точка273.160.01 GaТочка плавления302.914629.7646 InТочка затвердевания429.7485156.5985 SnТочка затвердевания505.078231.928 ZnТочка затвердевания692.677419.527 AlТочка затвердевания933.473660.323 AgТочка затвердевания1234.93961.78 AuТочка затвердевания1337.331064.18 СuТочка затвердевания1357.771084.62
В приведенной ниже таблице показаны температуры некоторых вторичных реперных точек МТШ-90. После принятия новой Международной температурной шкалы МТШ-90 встал вопрос о приведении в соответствие с новой шкалой вторичных реперных точек, температуры которых были получены в результате исследований еще во время действия МПТШ-68. Эта работа включала не только пересчет температур, основываясь на функции отклонения двух шкал, но и анализ результатов исследований, представленных метрологическими институтами и оценку их неопределенности. Температуры всех приведенных в таблице вторичных точек считаются соответствующими МТШ-90 с неопределенностью не лучше 1 мК [6].
температурный реперный электрический терморезистор
Табл. 1.2. Перечень вторичных фиксированных точек МТШ-90
Реперная точкаТемпература, СНеопределенность, К Точка кипения азота-195,7980,002 Точка сублимации двуокиси углерода-78.4640.003 Точка плавления эвтектики Ga/20.5%In15.6500.001 Точка плавления эвтектики Ga/8%Sn20.4760.002 Точка затвердевания натрия97,7940.005 Точка кипения воды99,9740,001 Точка затвердевания бензойной кислоты122,3520.007 Точка затвердевания висмута271,4020,001 Точка затвердевания кадмия321,0690,001 Точка затвердевания свинца327,4620,001 Точка кипения серы444,6140.002 Точка затвердевания сурьмы630,6280,001 Точка плавления эвтектики Cu/71.9%Ag779.630.05 Точка кипения натрия882,9400.005 Точка затвердевания никеля14551 Точка затвердевания кобальта14953 Точка затвердевания палладия1554,80.1 Точка затвердевания платины1768,20.4 Точка затвердевания родия19633 Точка плавления оксида алюминия20532 Точка затвердевания иридия24466 Точка плавления молибдена26224 Точка плавления вольфрама34147
.2 Платиновый терморезистор
Использование платины в качестве терморезистора обусловлено , что платина - благородный металл, слабо взаимодействует с окружающей средой, легко обрабатывается, имеет кубическую кристаллическую решётку, поэтому расширение и сжатие чувствительного элемента (ЧЭ) при изменении температуры происходит изотропно. Методы получения и очистки платины от загрязнений весьма совершенны, и платина является одним из наиболее воспроизводимых в чистом виде материалов.
Чаще всего для изготовления ЧЭ используется платина в виде проволоки. В зависимости от того, в каком температурном интервале и для каких целей используется терморезистор, диаметр проволоки не превосходит 0,05 - 0,02 мм (для низких температур). Сопротивление при 273,16 К выбирается от десятков до сотен Ом. Для точных и эталонных терморезисторов ЧЭ изготавливают из проволоки диаметром 0,05 - 0,07 мм, чтобы сопротивление при 273,16 К равнялось 25, 50 или 100 Ом.
Так как при загрязнении и механических напряжениях, которые возникают в проволоке при изготовлении, воспроизводимость и долговременная стабильность ухудшаются, то при изготовлении терморезисторов с высокими метрологическими характеристиками к чистоте исходного материала и технологии изготовления предъявляются специальные требования.
Для изготовления ЧЭ используют спектрально чистую проволоку с содержанием основного вещества 99,999%. Чистоту такой платины контролируют, измеряя отношение сопротивлений R373,16 К/R273,16 К, которое должно быть больше или равно 1,3925. Марка этой платины ПЛ-0[3].
Термометры, используемые для технических целей, от которых не требуется высокая точность, изготавливают из платины марки ПТ-2 с R373,16 К/R273,16 К >1,39.
Температура воспроизводится платиновыми терморезисторами в качестве первичного эталона с погрешностью воспроизведения температуры реперных точек, т. е. меньше 0,001 К [4].
Чувствительный элемент, используемый в конструкции платинового терморезистора, на керамическом каркасе выполнен в виде спирали 3 из платиновой проволоки марки ПТ-0 диаметром 0,05 мм, которая помещена в четырехканальный керамический изолятор 2. К концам спирали припаяны выводы 1 из платиновой проволоки марки ПЛ-2. Каналы со спиралью засыпаны безводной окисью алюминия. Описанный терморезистор используется в установке. Помимо него используются два платиновых SMD-терморезистора копании Honeywell сопротивлением 1000 Ом каждый и классом точности А.
Характеристика преобразования платинового терморезистора очень точно апроксимируется уравнением Каллендара-Ван Дусе