Calibración del termómetro Sanbo
En el rango de temperatura ultra alta de 1500 ~ 3000 ℃, los termómetros infrarrojos sin contacto se usan ampliamente para medir la temperatura de muestras en pruebas de propiedades físicas térmicas de materiales. La precisión de la medición de la temperatura determina la precisión de la medición de los parámetros físicos térmicos, por lo que los termómetros infrarrojos deben calibrarse periódicamente. Sin embargo, en el uso real, el termómetro infrarrojo calibrado todavía tiene los siguientes factores que afectan la precisión de la medición de la temperatura:
(1) Por ejemplo, en el equipo de prueba del coeficiente de difusión térmica y del coeficiente de expansión térmica del método de flash láser, Los termómetros generalmente miden directamente la temperatura de la superficie de la muestra, pero a menudo la posición de enfoque del termómetro no coincide con la superficie de medición de temperatura de la muestra, o la alineación del termómetro no está completamente enfocada en la muestra, sino parcialmente enfocada en una parte del portamuestras cerca de la muestra. Una ligera desalineación de estos termómetros provocará errores importantes en las mediciones de temperatura.
(2) Por ejemplo, en los equipos de prueba de capacidad calorífica específica con calorímetro descendente de temperatura ultraalta, en muchos casos, el termómetro mide la temperatura de la superficie de la caja de muestra que contiene el objeto a medir, y la temperatura de la superficie de la caja de muestra que contiene el objeto a medir. La temperatura de la caja de muestra aún es diferente de la temperatura real de la muestra que se está midiendo en el interior y no es la temperatura real de la muestra.
(3) Los termómetros infrarrojos generalmente son sensibles a la emisividad de la superficie que se mide. Sin un procesamiento especial de la cavidad del cuerpo negro, es difícil medir con precisión la temperatura de una superficie con emisividad desconocida.
(4) Para medir la temperatura a temperaturas ultraaltas, los termómetros infrarrojos generalmente necesitan monitorear la temperatura a través de la ventana de observación óptica del horno de calentamiento y el gas protector interno. La transmitancia de la ventana óptica y del gas generalmente se desconoce y puede cambiar durante el uso del horno a medida que se deposita el material evaporado.
Se puede ver que en aplicaciones prácticas, para garantizar la precisión de la medición de temperatura, el termómetro infrarrojo debe calibrarse en el sitio en lugar de simplemente sacarlo del dispositivo experimental para una calibración regular.
Para la calibración en línea de termómetros infrarrojos en pruebas de propiedades físicas térmicas de temperatura ultra alta de 3000 °C, se propone un método de calibración en línea que utiliza puntos fijos de alta temperatura y se utilizan varios puntos fijos bajo temperatura ultra alta. Se presentan las condiciones. El equipo de prueba típico de temperatura ultraalta ilustra la forma específica de la unidad de punto fijo y el método de implementación de calibración.
II.Método de calibración en línea de punto fijo de alta temperatura
El método de calibración en línea de punto fijo de alta temperatura es un método de comparación típico. Su principio es conocer con precisión la temperatura de. la muestra que se está midiendo, y luego Calibración de termómetros convencionales y sin contacto. El método específico consiste en fabricar una unidad de punto fijo basada en la prueba de forma y el material externo de la muestra a probar, y luego usar la unidad de punto fijo como muestra a probar para las pruebas de enfriamiento y aumento de temperatura. Los termómetros infrarrojos se calibran comparando una temperatura estándar conocida en un punto fijo con la medición del termómetro.
Un punto fijo es una temperatura de equilibrio repetible especificada en la Escala Internacional de Temperatura y es el punto triple, el punto de ebullición y el punto de congelación de una sustancia pura. Todos los puntos fijos se realizan en función del proceso de cambio de fase de la materia, y la mayoría de los puntos fijos seleccionados son puntos de cambio de fase de sustancias puras.
El termómetro ITS-90 tiene nueve puntos fijos en el rango de temperatura de -189,3442 ℃ ~ 961,78 ℃, es decir, cinco puntos fijos de plata pura, aluminio puro, zinc puro, estaño puro e indio puro, agua, tres puntos fijos del mercurio, argón y punto de fusión del galio.
El punto fijo a alta temperatura es el punto fijo de una serie de cristales de carbono metálico * * * y cristales peritecticos, que incluyen principalmente Pd-C (1492 ℃), Rh-C (1657 ℃), Pt - C (1738 ℃), Ru-C (18 ℃).
3. Unidad de punto fijo de alta temperatura
La unidad de punto fijo es un crisol de tamaño de muestra, y el material de punto fijo se implanta en el crisol mediante llenado de fusión o incrustación directa. Los componentes de punto fijo de alta temperatura deben cumplir las siguientes condiciones:
(1) Resistencia a altas temperaturas y alta resistencia para evitar daños;
(2) Los materiales con mayor pureza son solo metal y grafito, sin otras impurezas;
(3) Las dimensiones exteriores son consistentes con la muestra que se está probando y el sellado es hermético para evitar fugas de metal fundido
( 4) Cavidad del cuerpo negro integrada para reducir el impacto de la emisividad;
(5) El diseño y la disposición estructural general deben garantizar una distribución uniforme de la temperatura.
Para la calibración en línea de termómetros infrarrojos en pruebas de propiedades físicas térmicas a temperaturas ultraaltas, se deben utilizar unidades de punto fijo con diferentes estructuras de acuerdo con la forma y el tamaño de colocación de la muestra correspondiente. Por ejemplo, en varios equipos de prueba de propiedades físicas térmicas de temperatura ultraalta de 3000 °C, hay dos estructuras principales para la colocación de muestras: vertical y horizontal, por lo que es necesario utilizar unidades de punto fijo de alta temperatura con diferentes estructuras.
En muchos equipos de prueba de capacidad calorífica específica y difusividad térmica con flash láser de temperatura ultraalta de 3000 °C con calorímetro de gota, la muestra se coloca verticalmente y el termómetro infrarrojo generalmente se coloca de abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo. arriba. Mida la temperatura en la parte inferior o superior de la muestra. La estructura de unidad de punto fijo correspondiente se muestra en la Figura 1. El cuerpo de punto fijo y la tapa del extremo están hechos de grafito de alta pureza. El material de punto fijo se vierte en múltiples orificios alargados en la imagen o se inserta directamente en una varilla delgada de material de punto fijo en la cavidad del cuerpo negro. El lado izquierdo de 1(a) en la imagen mira hacia el termómetro infrarrojo.
Figura 1 Unidad de punto fijo de alta temperatura de estructura vertical: (a) cuerpo principal; (b) vista superior del cuerpo principal; (c) vista en sección transversal de la cubierta del extremo; vista superior de la cubierta final
Para algunos equipos de prueba de propiedades físicas térmicas de temperatura ultra alta de 3000 °C con muestras horizontales, como rendimiento de radiación térmica, pines eyectores y dilatómetros ópticos térmicos, termómetros infrarrojos o de alta temperatura. Los termopares generalmente miden la temperatura de la muestra en dirección horizontal. La estructura de la unidad de punto fijo correspondiente se muestra en la Figura 2. El material de punto fijo generalmente se vierte directamente en el crisol de grafito.
El agujero negro de la imagen apunta a un termómetro infrarrojo o se puede insertar un termopar calibrado.
Figura 2 Dispositivo de punto fijo de alta temperatura de estructura horizontal
En cuarto lugar, se adopta el proceso de calibración en línea de punto fijo.
En el proceso de utilizar la calibración en línea de punto fijo de termómetros infrarrojos o termopares en equipos de prueba de propiedades físicas térmicas de temperatura ultraalta, primero determine el rango de medición de temperatura que se va a calibrar y seleccione diferentes temperaturas estándar fijas. unidades de punto para cubrir este rango de temperatura tanto como sea posible, y luego se calibran de forma independiente utilizando la unidad de punto fijo correspondiente.
Al calibrar cada unidad de punto fijo, primero reemplace la muestra medida con la unidad de punto fijo, luego caliéntela a baja velocidad hasta una temperatura de punto fijo superior a 10 °C y mantenga la temperatura después. Temperatura constante durante un período de tiempo, enfriar a baja velocidad. El termómetro calibrado mide continuamente la temperatura durante todo el proceso de subida y bajada de temperatura, y la temperatura de cambio de fase de la unidad de punto fijo se identifica a través de la curva del valor medido a lo largo del tiempo. La Figura 3 muestra la curva de cambio de temperatura original del proceso de fusión y solidificación de punto fijo del cobre puro medida con un termómetro.
La Figura 3 utiliza un dispositivo de punto fijo de cobre puro para calibrar el proceso de calentamiento y enfriamiento en línea.
Después de obtener la curva de temperatura original que cambia con el tiempo, realice un procesamiento diferencial de primer orden y de segundo orden en la curva original para obtener la curva diferencial correspondiente. El primer punto inicial y el primer punto final pueden determinarse basándose en el punto máximo en la primera curva diferencial, y el segundo punto inicial y el segundo punto final pueden determinarse basándose en la segunda curva diferencial. Con base en los cuatro puntos de posición de temperatura obtenidos, finalmente se puede determinar el valor medido de la temperatura de fusión de la unidad de punto fijo en la curva de cambio de temperatura original a la velocidad de calentamiento. El punto es el valor de calibración.
Para reducir el impacto de la velocidad de calentamiento y la velocidad de enfriamiento en la precisión de la calibración, se pueden usar diferentes velocidades de calentamiento y enfriamiento para una calibración más precisa, es decir, usar diferentes velocidades de calentamiento y enfriamiento para Al calentar y enfriar, obtenemos valores calibrados (error del termómetro) a diferentes velocidades, este error de temperatura se puede extrapolar al caso en que la velocidad de calentamiento o la velocidad de enfriamiento sea cero.
Resumen del verbo (abreviatura del verbo)
En resumen, la tecnología de punto fijo de alta temperatura puede proporcionar un rango de temperatura completo para la medición de temperatura en varios sistemas térmicos de temperatura ultra alta de 3000 °C. El equipo de prueba de propiedades físicas, calibración precisa, tecnología de punto fijo de alta temperatura tiene buena repetibilidad, reproducibilidad y estabilidad a largo plazo, y puede rastrearse según los estándares internacionales de temperatura, resolviendo así por completo el problema de evaluación de la precisión de la medición de temperatura que siempre ha afectado a los ultra-. pruebas de propiedades físicas térmicas a alta temperatura y suministro de propiedades térmicas a alta temperatura para materiales. La medición precisa de las propiedades físicas proporciona una garantía técnica confiable.