Низкая температура измерения

Измерение низкой температуры в криогенных системах в основном включает измерение температуры, измерение вакуума, измерение уровня жидкости и измерение потока.

Международным унифицированным стандартом для измерения температуры является международная шкала температуры (ITS). Моя страна приняла эту шкалу температуры в качестве национальной шкалы измерения температуры в течение многих лет. В настоящее время используется температурная шкала - это международная температурная шкала 1990 года (его -1990).

Измерение температуры должно выбрать измерительный инструмент в соответствии с диапазоном измеренной температуры, в основном термометра. Вот несколько часто используемых термометров.

1. Термометр с сопротивлением металла

Удельное сопротивление проводника или полупроводникового изменения изменяется с температурой, что является основой простого и надежного термометра сопротивления. Ниже 961,78 градуса, международная температурная шкала использует термометр платиновой сопротивления. В дополнение к платине, другие материалы, такие как медь, никель и индий, использовались в качестве материалов термометра сопротивления. Никель подвержен деформации при комнатной температуре, поэтому удельное сопротивление изменяется с течением времени, а стабильность термометра плохая. Термометры устойчивости к индия обладают более высокой чувствительностью, чем устойчивость к платине при низких температурах.

Важной частью установки термометра сопротивления является устранение теплового и механического напряжения, потому что напряжение приведет к дополнительному сопротивлению. Аренкоретизиативные термометры устойчивости часто используются в промышленном производстве. Эти термометры обычно инкапсулируют в цилиндрическую металлическую оболочку диаметром около 4 мм и длиной около 10 ~ 12 мм.

2. Термометр сопротивления полупроводникового сопротивления

Поскольку проводимость полупроводников связана с температурой, этот материал может использоваться в качестве термометра сопротивления. В условиях высокой температуры удельное сопротивление (обратное проводимость) пропорционально экспоненциальной функции обратной термодинамической температуры, которая характеризует проводящие свойства полупроводников. В условиях низкой температуры проводимость обусловлена ​​наличием примесей (освобождение или принятие электронов).

Термометр устойчивости к германия является широко используемым термометром устойчивости к полупроводникам, в котором мышьяк, галлия или сурьма легируют для получения желаемых характеристик сопротивления. Германия запечатан в металлической коробке, и четыре проводника соединены. Типичный рабочий диапазон промышленных резисторов Германия составляет от 1,5 до 100 К. Термометры устойчивости к германия обычно калибруются в семи температурных точках.

Углезостойкие термометры широко используются в качестве термометров для измерения низкой температуры из -за высокой чувствительности, низкой цены, небольшого размера и относительно простой кривой температуры сопротивления углеродной устойчивости.

3. термометр термопары

Термопары могут использоваться для измерения температуры в нормальном диапазоне температур и в условиях низкой температуры. Один соединение термопары помещается в температуру, которая должна быть измерена, а другой соединение помещается в среду эталона температуры. Например: использование ледяной ванны в качестве контрольной точки и измерение низкой температуры с помощью термопары, если требуемое разрешение температуры составляет около 0. 1K, то, когда измеренный термоэлектрический потенциал составляет 5 мВ или выше, измерительный прибор должен иметь точность 1 мкВ; Если в качестве контрольной точки используется жидкая азотная ванна (или жидкая водородная ванна), общий термоэлектрический потенциал будет снижен. Преимущество использования низкотемпературной отслоки состоит в том, что тепло проводимости вдоль проволоки термопары может быть значительно уменьшено.

Индикация температуры может быть определена путем преобразования измеренного термоэлектрического потенциала путем отношения калибровочной кривой (соответствующий определенной эталонной температуре).

Существует три общих низкотемпературных термопали: медь-константан (тип t), никель-хромий-константан (E-тип) и термопары никель-хромий-никел-силикон (тип K), которые обычно используются в диапазоне измерения температуры -200 дипломатистика до окружающей среды (или выше); Никель-хромий-золотой железный железо (фракция железа составляет 3%) Термопары могут использоваться в низкотемпературном диапазоне 10 ~ 180 тысяч.

Одним из недостатков термопавли является то, что термоэлектрический потенциал слишком мал, обычно на уровне Millivolt. Эта проблема может быть решена с помощью нескольких термопалей для образования термопары. Термоэлектрический потенциал термопарной кучи представляет собой сумму термоэлектрических потенциалов уклаженных термопавли, то есть термоэлектрический потенциал N термопапл, тем временем термоэлектрический потенциал одной термопары.

Теплопровождение вдоль проволоки термопары может вызвать серьезные ошибки при измерении температуры термопары. Чтобы уменьшить эту ситуацию, пусть определенная длина провода термопары проходит через более низкую изотермическую среду температуры (радиатор), чтобы ошибка была уменьшена. Кроме того, использование провода термопары с очень небольшим диаметром также может значительно снизить ошибку измерения температуры.

4. Термометр давления паров

Термометры давления пара измеряют температуру, используя свойство, что насыщенное давление пара жидкости является фиксированной функцией температуры жидкости при контакте с парами. Термометр состоит из температурной луковицы, заполненной чистым газом, которая может быть сжата в пределах температурного диапазона. Температурная лампа подключена к устройству измерения давления через капиллярную трубку.

Преимущество термометров давления паров заключается в том, что они обладают высокой чувствительностью в диапазоне температуры применения. Например, в температурном диапазоне 63 ~ 80 К чувствительность азотных термометров составляет 15 ~ 3 кПа/К. Аналогичным образом, термометры давления пара не требуют коррекций для фиксированного объема или газовых неидеальностей, таких как газометрии с постоянным объемом. Основным недостатком этого типа термометра является то, что диапазон измерения температуры слишком мал, и одна жидкость не может быть использована для измерения всех температур от жидкости до температуры окружающей среды. Хотя термометры давления пара могут использоваться для измерения температур от тройной точки до критической точки, эти термометры обычно используются только для измерений температуры в диапазоне давления пара 5 ~ 250 кПа.

Чистота жидкости в термометре имеет решающее значение, и небольшое количество примесей приведет к тому, что давление пара отклоняется от отношения между давлением насыщенного пара и температурой чистого вещества. В то же время следует отметить, что фиксированный объем должен быть достаточно малым, а температура соединительной трубы не должна быть ниже температуры пакета температуры.