Mjerenje niskog temperature

Mjerenje niskog temperature u kriogenim sistemima uglavnom uključuje mjerenje temperature, mjerenje vakuuma, mjerenje nivoa tečnosti i mjerenje protoka.

Međunarodni jedinstveni standard za mjerenje temperature je međunarodna temperaturna vaga (njena). Moja zemlja je ovu temperaturu usvojila kao nacionalna skala za zakonom zakonske temperature dugi niz godina. Trenutno se koristi temperaturna skala je međunarodna temperatura 1990. godine (to -1990).

Mjerenje temperature mora odabrati mjerni alat prema rasponu izmjerene temperature, uglavnom termometra. Ovdje su nekoliko često korištenih termometra.

1. Termometar za otpornost na metal

Otpornost provodnika ili poluvodiča mijenja se temperaturom, koja je osnova jednostavnog i pouzdanog termometra otpora. Ispod 961,78 stupnjeva, međunarodna temperatura koristi termometar otpora platina. Pored platine, drugi materijali poput bakra, nikla i indija, koriste se kao otporni termometarski materijali. Nikl je sklon deformaciji na sobnoj temperaturi, tako da se otpornost vremenom mijenja i stabilnost termometra je loša. Termometri za otpornost na indijum imaju veću osjetljivost od otpornosti na platinu na niskim temperaturama.

Važan dio instaliranja termometra otpora je za uklanjanje toplotnog i mehaničkog stresa, jer će stres proizvesti dodatni otpor. Oklopni termometri otpornosti na platinu često se koriste u industrijskoj proizvodnji. Ovi se termometri obično inkapsuliraju u cilindričnoj metalnoj školjci promjera oko 4 mm i dužine oko 10 mm.

2. Termometar za otpornost na poluvodiču

Budući da je provodljivost poluvodiča povezana sa temperaturom, ovaj se materijal može koristiti kao termometar otpora. Pod visokim temperaturnim uvjetima, otpornost (obrnuta provodljivosti) proporcionalna je eksponencijalnoj funkciji inverzije termodinamičke temperature, što karakterizira provodljiva svojstva poluvodiča. Pod niskim temperaturnim uvjetima, provođenje je zbog prisutnosti nečistoća (oslobađanja ili prihvaćanja elektrona).

Termometar rezistencije Germanij je široko korišten termometar otpora poluvodiča, u kojem se dopisuje arsensko, galijum ili antimon za dobivanje željenih karakteristika otpora. Germanijum je zapečaćen u metalnu kutiju i povezana su četiri voditelja. Tipični radni raspon otpornika industrijskih germaniji iznosi između 1,5 i 100 K. Termometri za otpornost na Germanij obično se kalibriraju na sedam temperaturnih točaka.

Termometri ugljičnog otpora široko se koriste kao termometri za mjerenje niskog temperature zbog velike osjetljivosti, niske cijene, male veličine i relativno jednostavne temperature otpornosti otpornosti na ugljičnu energiju.

3. Termoelement termometar

ThermoCouples se mogu koristiti za mjerenje temperature u normalnom rasponu temperature i u okruženjima sa niskim temperaturama. Jedan spoj termoelementa postavljen je u temperaturu koja će se mjeriti, a drugi raskrižje postavlja se u referentne temperaturne okruženja. Na primjer: Koristite ledenu kupelj kao referentnu točku i mjerenje niske temperature s termoelementom, ako je potrebna temperaturna rezolucija oko {0. 1k, a zatim kada je izmjereni termoelektrični potencijal 5mv ili više, mjerni instrument mora imati tačnost 1μV; Ako se kao referentna točka koristi tečna azotna kupka (ili kupatilo za tečni vodonik), ukupni termoelektrični potencijal će biti smanjen. Prednost korištenja referentne točke niske temperature je da se provodljiva vrućina duž žice termoelementa može biti jako smanjena.

Navođenje temperature može se odrediti pretvaranjem izmjerenog termoelektričnog potencijala odnosom krivulje kalibracije (što odgovara određenoj referentnoj temperaturi).

Postoje tri uobičajena termoelarna termopaka: bakrena (T vrsta), nikl-hromi-konstantanski (E Type) i termokobone (K tip) Thermocles, koji se obično koriste u rasponu temperature od -200 stupnjeva na temperaturu (ili iznad); Nickel-hrom-zlato-željezo (frakcija željezne mase je 3%) termoparovi mogu se koristiti u niskom rasponu temperature od 10 ~ 180k.

Jedan nedostatak termoeleksa je da je termoelektrični potencijal premali, obično na nivou milivolta. Ovaj se problem može riješiti korištenjem nekoliko termoelektrana za formiranje hrpe termoelementa. Termoelektrični potencijal hrpe termoelementa je zbroj termoelektričnih potencijala složenih termoelektrana, odnosno termoelektrični potencijal n termoelektrana nije ti puta termoelektrični potencijal jednog termoelementa.

Izvršna provodljivost duž žice termoelementa može prouzrokovati ozbiljne pogreške u mjerenju temperature termoelementa. Da biste smanjili ovu situaciju, neka određena dužina pretplate na termoelementu prođe kroz niži temperaturni izotermni okruženje (hladnjak), tako da će se greška smanjiti. Pored toga, upotreba vrlo malog prečnika termoelementa za termoelement može uvelike smanjiti grešku u mjeri temperature.

4. Termometar pod pritiskom pare

Termometri tlaka od pare mjere temperaturu koristeći svojstvo koje je zasićeni tlak pare tečnosti fiksna funkcija temperature tečnosti u kontaktu sa parom. Termometar se sastoji od temperaturne sijalice napunjene čistom plinom, koji se može sažeti unutar temperaturnog raspona. Sijalica temperature povezana je na uređaj za mjerenje tlaka kroz kapilarnu cijev.

Prednost termometra tlaka pare je da imaju visoku osjetljivost unutar raspona temperature primjene. Na primjer, u temperaturnom opsegu od 63 ~ 80 k, osjetljivost dušičnih termometra je 15 ~ 3 KPA / k. Slično tome, termometri tlaka pare ne zahtijevaju ispravke za fiksnu jačinu ili plin ne-idealitete poput stalnih plinskih termometra zapremine. Glavni nedostatak ove vrste termometra je da je raspon mjerenja temperature premali, a jedna tekućina se ne može koristiti za mjerenje svih temperatura iz tečnog prema temperaturi. Iako se termometri tlaka pare mogu koristiti za mjerenje temperatura iz trostruke točke do kritične točke, ovi se termometri obično koriste samo za mjerenja temperature u rasponu tlaka pare od 5 ~ 250kpa.

Čistoća tekućine u termometru je kritična, a mala količina nečistoća uzrokovat će pritisak pare da odstupa od odnosa između zasićenog tlaka pare i temperature čiste supstance. Istovremeno, treba napomenuti da bi fiksni volumen trebao biti dovoljno mali, a temperatura povezivne cijevi ne bi trebala biti niža od temperature paketa osjetljivosti temperature.