Установка калибровки датчиков для измерения температуры поверхности твердых тел

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Конев Сергей Владимирович Домород Леонид Сергеевич Конева Наталья Сергеевна Болдак Иосиф Матвеевич Корсеко Аркадий Леонидович Мартынов Николай Евгеньевич Дикун Тамара Иосифовна Корсеко Иван Валерьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Установка калибровки датчиков для измерения температуры поверхности тел,включающая блок с калибровочной поверхностью, нагревательный блок, датчик поддержания калибровочной температуры блока с калибровочной поверхностью, образцовый датчик измерения температуры калибровочной поверхности блока, отличающаяся тем,что блок с калибровочной поверхностью выполнен в виде тепловой трубы, одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, нижняя поверхность контактирует с нагревательным блоком, а датчик поддержания температуры блока с калибровочной поверхностью и образцовый датчик измерения температуры калибровочной поверхности расположены в паровом пространстве тепловой трубы, при этом установка снабжена по меньшей мере одним дополнительным блоком в виде тепловой трубы,одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая тепловая труба, одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, имеет разные размеры в зависимости от интервалов калибровочных температур.(56) 1. Гордов А.Н. и др. Основы температурных измерений. - М. Энергоатомиздат, 1992. С. 125-139. 2. Патент 619341 , МПК 0115/00, 2002. 3. Патент 3380023 В 27198505 А, МПК 01 К 15/00, 2002. 4. Патент 6709152 , МПК 01 К 15/00, 2005. 5. Патент 2361536, МПК 01 К 15/00, 2002. Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для метрологической аттестации и поверки термопреобразователей и термометров, предназначенных для измерения температуры плоских поверхностей твердых тел контактным способом при их производстве и эксплуатации. Широко известны поверочные установки, предназначенные для поверки термометров сопротивления и термоэлектрических преобразователей, используемых для измерения температуры 1. Данные установки укомплектованы термостатом, а также электропечами. По результатам измерения сопротивления при температуре плавления льда, кипения воды и в третьей точке, соответствующей верхнему пределу измерения поверхностных термопреобразователей, оценивают соответствие поверяемых датчиков определенному типу номинальной статистической характеристики и проверяют отклонение от нее в соответствии с методикой поверки. Этот метод поверки рабочих датчиков является традиционным, однако он базируется на устаревшем метрологическом оборудовании, не позволяющем реализовать поверку датчиков методом контроля статистической характеристики преобразования в нескольких равномерно расположенных температурных точках рабочего диапазона измерений поверяемого датчика. Для воспроизведения температур на рабочей поверхности может использоваться калибратор температуры для тарирования датчиков, предназначенных для измерения температуры поверхностей тел контактным способом. Известен калибратор для контактных и бесконтактных термометров 2. Известен также эталонный прибор измерения температуры 3. Известно устройство для калибровки датчиков температуры 4. Однако все эти устройства не обеспечивают необходимой точности калибровки датчиков измерения температуры поверхности твердых тел, а также обладают низкой производительностью калибровки. Наиболее близким предлагаемой полезной модели является калибратор температуры,описанной в патенте 5 (прототип). Устройство относится к средствам измерения температуры поверхности твердых тел. Устройство содержит блок с калибровочной поверхностью, нагревательный блок, датчик поддержания калибровочной температуры блока с калибровочной поверхностью, образцовый датчик измерения температуры калибровочной поверхности блока. Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения точности калибровки датчиков для измерения температуры поверхности твердых тел вследствие неизотермичности существующего (сплошного металлического) блока с калибровочной поверхностью, а также расположения датчика поддержания калибровочной температуры и образцового датчика калибровочной температуры в двух различных блоках. Недостатком данного устройства является также низкая производительность калибровки датчиков из-за длительности разогрева существующего (сплошного металлического) блока до необходимой калибровочной температуры. Задачей предлагаемой установки является обеспечение точности калибровки датчиков измерения температуры поверхности твердых тел при повышении производительности калибровки. 2 30802006.10.30 Данная задача решается за счет того, что в установке калибровки датчиков для измерения температуры поверхности тел, включающей блок с калибровочной поверхностью,нагревательный блок, датчик поддержания калибровочной температуры блока с калибровочной поверхностью, образцовый датчик измерения температуры калибровочной поверхности блока, блок с калибровочной поверхностью выполнен в виде тепловой трубы,одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, нижняя поверхность контактирует с нагревательным блоком, а датчик поддержания температуры блока с калибровочной поверхностью и образцовый датчик измерения температуры калибровочной поверхности расположены в паровом пространстве тепловой трубы, при этом установка снабжена по меньшей мере одним дополнительным блоком в виде тепловой трубы,одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, причем каждая тепловая труба, одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, имеет разные размеры в зависимости от интервала калибровочных температур. На фиг. 1 и фиг. 2 изображена установка калибровки датчиков для измерения температуры поверхности твердых тел. На фиг. 3 и 4 изображен блок с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы и нагревательный блок 13. Установка состоит из 1 - блока с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы (фиг. 1) 2, 3 - дополнительных блоков с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы(фиг. 1) 4 - датчика для поддержания калибровочной температуры блока с калибровочной поверхностью (Фиг. 2) 5 - прибора для поддержания заданной температуры блока с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы (фиг. 1) 6 - образцового датчика для измерения температуры калибровочной поверхности с необходимой точностью (фиг. 2) 7 - прибора для регистрации точной температуры калибровочной поверхности и сравнения ее с температурой калибруемого датчика (фиг. 1). Блок с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы 1 состоит из 8 - калибровочной поверхности (фиг. 3) 9 - поверхности, контактирующей с нагревательным блоком (фиг. 3) 10 - парового пространства (фиг. 3) 11- гнезда под датчик для поддержания калибровочной температуры (фиг. 4) 12 - гнезда под образцовый датчик (фиг. 4) 13 - нагревательного блока (фиг. 3). Преимущество конструкции предлагаемой установки состоит в том, что выполнение блока с калибровочной поверхностью в виде тепловой трубы, одна из поверхностей которой является калибровочной поверхностью, а нижняя поверхность контактирует с нагревательным блоком, позволяет достигнуть максимальной изотермичности блока, т.е. одинаковой необходимой калибровочной температуры в любой точке калибровочной поверхности, что обеспечивает точность калибровки датчика, а также уменьшить время разогрева блока до необходимой температуры за счет эффективности работы тепловой трубы, что повышает производительность калибровки датчика. Размещение датчика поддержания калибровочной температуры блока с калибровочной поверхностью и образцового датчиков в одном паровом пространстве позволяет замерять на калибровочной поверхности в любой точке калибровочную температуру,практически равную значению температуры образцового датчика, что позволяет обеспечить высокую точность калибровки. Снабжение установки дополнительными блоками в виде тепловой трубы, геометрические размеры которых разные в зависимости от интервала калибровочных температур (в 3 30802006.10.30 порядке возрастания), позволяет калибровать датчики конвейерным методом, что повышает производительность при сохранении точности калибровки. Калибровку датчиков для измерения температуры поверхности твердых тел на установке осуществляют следующим образом. Включают прибор для поддержания заданной температуры 5. Устанавливают согласно инструкции эксплуатации прибора 5 необходимое значение калибровочной температуры для датчика поддержания калибровочной температуры 4, вставленного в гнездо 11 парового пространства 10 блока в виде тепловой трубы. Включают нагревательный блок 13. С помощью прибора 7 для регистрации точной температуры калибровочной поверхности 8 измеряют значение показаний образцового датчика 6, вставленного в гнездо 12 парового пространства 10 блока в виде тепловой трубы. Калибруемые датчики (так как конструкция блока в виде тепловой трубы обладает высокой изотермичностью, можно калибровать несколько датчиков одновременно с высокой точностью) приводят в контакт с калибровочной поверхностью 8 и приписывают им значения температуры образцового датчика 6. При необходимости калибровки датчика в другом (повышенном) интервале температур датчик калибруют на дополнительных блоках 2, 3 последовательно. Проведенные испытания подтвердили, что предложенная установка по сравнению с известными конструкциями позволит повысить точность калибровки до 0,01 , ускорить выход на рабочий режим в 2,5 раза и повысить производительность калибровки в 5 раз. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4