Разработка и исследование малогабаритных ампул и установок для воспроизведения температур фазовых переходов галлия и индия в портативных калибраторах температуры

• Автор: Васильев, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Исследование путей совершенствования метрологического обеспечения средств измерений температуры в резистивной термометрии
1.1. Новые возможности совершенствования метрологического обеспечения на основе портативных калибраторов температуры
1.2. Исследование характеристик и обоснование выбора типов портативных калибраторов для воспроизведения температур фазовых переходов галлия индия в малогабаритных ампулах
Глава 2. Разработка и исследование малогабаритных ампул для воспроизведения температур фазовых переходов галлия и индия в портативных калибраторах температуры
2.1. Разработка малогабаритных ампул оптимальных размеров
2.2. Исследование воспроизводимости температур фазовых пере-
ходов галлия в малогабаритных ампулах
2.3. Разработка оперативного способа контроля стабильности и
погрешности эталонных и прецизионных платиновых термометров сопротивления с помощью малогабаритных ампул галлия и индия
Глава 3. Разработка и экспериментальные исследования установки для аттестации малогабаритных ампул галлия и индия
3.1. Исследование метрологических и технические характеристик эталонной установки для аттестации малогабаритных ампул галлия и индия
3.2. Оценка вклада различных факторов в бюджет неопределенности температуры плавления галлия и индия
Заключение
Литература
Введение
Актуальность темы
Повышение точности измерений температуры в различных областях науки и техники непосредственно связано с совершенствованием метрологического обеспечения резистивной термометрии: Современное поколение цифровых микропроцессорных приборов для измерений сопротивления и температуры позволяет с высокой точностью измерять выходные сигналы эталонных платиновых термометров сопротивления. Однако для повышения точности измерений'температуры этого не достаточно, так как качество прецизионных измерений температуры в значительной степени зависит от метрологического уровня первичных преобразователей температуры.
В настоящее время основным способом повышения-метрологического уровня первичных преобразователей температуры является их индивидуальная градуировка при температурах фазовых переходов термометрических веществ, выбранных в качестве реперных точек Международной' температурной шкалы 1990 г. (МТШ-90). Классические ампулы реперных точек и установки для их реализации разработаны исходя из размеров эталонных платиновых термометров сопротивления стержневого типа с кварцевым корпусом длиной от 500 мм до 650 мм в диапазоне от 0°С до 660 °С. Исследования в этой области проводятся практически во всех основных национальных метрологических центрах известными учёными (Mangum B.W., Thornton D.D. и др.).
В более узком интервале температур от 0°С до 160 °С имеется самые высокие реальные потребности в повышении точности измерений температуры в различных областях науки и техники, таких как океанография, гидрология, гидрофизика, электроника, энергетика, приборостроение, метрология, а также других областях. В связи с этим все более широкое применение получают прецизионные цифровые термометры с первичными преобразователями температуры, размеры и форма которых конструктивно несовместимы с классическими ампулами реперных точек и установками для их реализации.

Одновременно возрастает потребность в портативных средствах комплектной поверки и калибровки каналов измерений температуры различных систем с индивидуально градуируемыми термопреобразователями сопротивления на местах их эксплуатации.
Эти исследования являются актуальными для повышения точности измерений в науке и технике.
Цель работы и задачи исследования
Целью работы является создание доступного портативного метрологического оборудования на основе малогабаритных ампул галлия и индия для оперативного контроля стабильности эталонных и прецизионных термометров, а также термопреобразователей в процессе их эксплуатации в измерительных, калибровочных и поверочных лабораториях различных отраслей-, промышленности, а также повышения точности поверки и калибровки индивидуально градуируемых прецизионных термометров и каналов измерений-температуры на местах их установки.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
- исследованы метрологические и технические характеристики портативных калибраторов температуры фирмы .Гойа и разработаны методики поверки различных групп средств измерений температуры с их помощью;
- разработаны малогабаритные ампулы галлия и индия для воспроизведения температур фазовых переходов в портативных калибраторах температуры с твердотельными термостатами и проведены, исследования воспроизводимости в них плато кривых плавления;
-разработаны и исследованы установки для оперативного контроля стабильности эталонных термометров, термопреобразователей и погрешности каналов измерений температур в условиях эксплуатации и для аттестации малогабаритных ампул галлия и индия.

В лаборатории термометрии ВНИИМС были проведены дополнительные исследования твердотельных микропроцессорных цифровых калибраторов температуры серии АТС-И. фирмы .Гой-а, Дания с диапазонами воспроизведений температуры от минус 24 до 155°С, от 50 до 320°С и от 50 до 650°С с целью определения возможности градуировки термопреобразователей сопротивления повышенной точности длиной от 250 до 500 мм [33]. В-результате проведенных исследований была разработана методика поверки платиновых термопреобразователей сопротивления повышенной точности МИ 2623-2000 [27].
Данная рекомендация распространяется на индивидуально градуируемые платиновые термопреобразователи сопротивления (далее - ТС) с номинальными значениями сопротивления при 0 °С равными 50, 100 и 500 Ом с длиной и диаметром монтажной части не менее 250 мм и не более 5 мм соответственно, прошедшие испытания на устойчивость к циклическим воздействиям температур по [7], и удовлетворяющие критерию стабильности, предусмотренному в. настоящей рекомендации, и устанавливает методику градуировки в диапазоне температур от минус 24 до 650 °С.
Настоящая рекомендация'не распространяется на ТС, изменение сопротивления которых при 0 °С после испытаний на устойчивость к циклическим воздействиям температур превышает 0,02 °С для ТС с верхним пределом измерений до 250 °С, и 0,05 °С - для ТС с верхним пределом измерений до 650 °С.
Номинальные значения температурных точек при градуировке выбираются в зависимости от диапазона градуировки согласно таблице 1.3.
Таблица 1.
Диапазон градуировки ТС, °С Номинальные значения температурных точек при градуировке, °С
-24... 155 -24, 0, 50, 100,
0... 160 0, 40; 80, 120,
0 ... 250 0, 100, 150, 200,
0 ...350 0, 100,200,300,
0 ... 500 0, 100, 200, 300,400,
0 ... 650 0, 100, 250, 400, 500,