Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


Реферат/Курсовая Физические эталоны единицы температуры

Информация:

Тип работы: Реферат/Курсовая. Добавлен: 18.05.13. Год: 2012. Страниц: 19. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  им. А.Н. ТУПОЛЕВА 

Кафедра Радиоэлектроники и информационно-измерительной  техники 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

По дисциплине: Спец.раздел физики

На тему: Физические эталоны единицы температуры 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:  Ахмадуллин Т.Р.

Группа 5371

Проверил: Султанов Э.И. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Казань 2010

Содержание. 

  1. Введение…………………………………………………………………………… 3
  2. Принцип действия………………………………………………………………… 4
  3. История создания и совершенствования ГПЭ единицы температуры…………7
  4. Методика исследования эталона………………………………………………….9
  5. Список используемой литературы………………………………………………20
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

Государственный первичный эталон единицы температуры (ГПЭ), как и эталоны других физических величин, представляет собой объект государственной важности, от сохранности  ГПЭ и его работоспособности  фактически зависит точность измерения  температуры в России. Сведения о  конкретных приборах, входящих в состав эталона, всегда считались в информацией, публикация которой в открытой печати не желательна. Мы не приводим в данном разделе описаний конкретных установок, входящих в состав ГПЭ, а приводим принцип действия эталона, историю  его создания и методики его исследований, хорошо известные в мире, основанные на опубликованных материалах. Надеемся, что данный раздел будет интересен  ученым-хранителям рабочих эталонов и всем, кто занимается контактными  прецизионными измерениями температуры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Принцип действия.

Государственный первичный эталон единицы температуры  в диапазоне 0 – 961,78 °С (область контактной термометрии) представляет собой комплекс аппаратуры для воспроизведения  Международной температурной шкалы  МТШ-90 с наивысшей в Российской Федерации точностью. Эталон предназначен для хранения единицы температуры, проведения международных ключевых сличений, и для передачи размера  единицы температуры рабочим  эталонам региональных и ведомственных  метрологических центров.

МТШ-90 является практической температурной шкалой, которая определяет методы и инструменты, позволяющие с высокой точностью  и воспроизводимостью определять значения температуры, которые являются близкой  аппроксимацией термодинамической  температурной шкалы. Расхождение  значений температур, полученных с  помощью независимых реализаций МТШ-90, значительно меньше неопределенности измерения термодинамических температур.

Основные реперные точки шкалы МТШ-90 осуществляются как точки плавления, затвердевания  и тройные точки чистых веществ. Тройная точка – такое состояние  вещества, при котором твердая, жидкая и газообразная фазы находятся в  тепловом равновесии. Точка плавления  или затвердевания – такое  состояние вещества, при котором  происходит равновесный фазовый  переход от твердого к жидкому  состоянию вещества (или наоборот) при внешнем давлении 101325 Па. Для  абсолютно чистого вещества температура  границы жидкой и твердой фазы при равновесном фазовом переходе не зависит от того, какая процедура  используется: затвердевание или  плавление вещества. Для веществ  с чистотой менее 99,99999% метод медленного затвердевания приводит к более  точным и воспроизводимым результатам, т.к. процесс плавления зависит  от условий предыдущего затвердевания. По этой причине МТШ-90 устанавливает  в качестве реперных точек преимущественно  точки затвердевания, за исключением  точки плавления галлия, для которой  трудно реализовать процесс затвердевания  из-за большого переохлаждения, присущего  этому металлу. Для реализации реперных точек шкалы на современном уровне точности необходимо использовать металлы  чистотой не ниже 99,9999%.

В таблице приведены  основные реперные точки, входящие в  состав ГПЭ единицы температуры  в диапазоне 0 – 961,78 °С.  
 
 

Реперная  точка Обозначение Температура по МТШ-90, °С
Тройная точка воды TPW 0,01
Точка плавления галлия Ga 29,7646
Точка затвердевания индия In 156,5985
Точка затвердевания олова Sn 231,928
Точка затвердевания цинка Zn 419,527
Точка затвердевания алюминия Al 660,323
Точка затвердевания серебра Ag 961,78
 

Процессы плавления  и затвердевания металлов реализуются  в специальных ячейках. Металл заплавляется в тигли, изготовленные из графита  высокой плотности и чистоты. Тигли помещаются в капсулы из пирекса или кварца, заполненные  инертным газом (обычно аргоном или  гелием). При изготовлении ячейки важно  не допустить попадания кислорода  и паров воды в металл, обеспечить высокую чистоту инертного газа и всех, используемых при заплавке металла материалов. Повышение точности реализации реперной точки достигается  применением ячеек открытого  типа, в которых давление газа в  капсуле может регулироваться и  поддерживаться равным 101325 Па в течение  фазового перехода. Для реализации точки плавления галлия используется ячейка из фторопласта высокой чистоты.

Для осуществления  плавления и затвердевания металлов применяются печи и термостаты. Основное требование - обеспечение равномерного температурного поля на длине тигля  с металлом, что необходимо для  правильного формирования и продвижения  границы двух фаз. При температурах выше 600 °С рекомендуется использовать печи с тепловыми трубами, при  более низких температурах могут  использоваться печи с тремя нагревателями  без тепловых труб. Современные требования к реализации реперных точек национальными  метрологическими лабораториями, изложенные в последних документах ККТ, следующие: изменение температуры на длине  тигля при температуре на несколько  градусов ниже затвердевания - не более 10 мК; вертикальный градиент температуры  в металле на длине чувствительного  элемента термометра - не более изменения, обусловленного эффектом гидростатического  давления; постоянство температуры  на протяжении 75% площадки затвердевания - в пределах 1 мК; снижение температуры  площадки относительно максимума за 50% фазового перехода - несколько десятых  мК; продолжительность площадки затвердевания - не менее 10 часов.

Интерполяционным  прибором МТШ-90 в диапазоне 0 - 961,78 °С является эталонный платиновый термометр  сопротивления. Чувствительный элемент  термометра представляет собой тонкую платиновую спираль, закрепленную без  напряжений на каркасе из изоляционного  материала (обычно кварца). Важнейшими требованиями к термометру являются высокая чистота платиновой проволоки, свободное расширение проволоки при нагреве и охлаждении, высокое сопротивление изоляции при температурах выше 800 °С. В зависимости от диапазона температур используются два типа эталонных термометров: термометры для средних температур (ПТС) от 0 °С до 660,323 °С и высокотемпературные термометры (ВТС) от 660,323 до 961,78 °С. ВТС отличаются от ПТС большим диаметром платиновой проволоки, меньшим номинальным сопротивлением, что снижает эффект шунтирования чувствительного элемента изоляцией каркаса при высоких температурах.

На стабильность термометра оказывают влияние поверхностные  и внутрикристаллические физико-химические процессы, происходящие в платине. Разработаны  специальные методики работы с термометрами в различных диапазонах температур. Одна из основных рекомендаций - медленное  охлаждение термометра от температур, превышающих 600 °С, с целью обеспечения  равновесного распределения вакансий и дефектов кристаллической решетки.

В шкале МТШ-90 установлен метод построения интерполяционной функции платинового термометра с использованием стандартной функции  и функции отклонения. Термометрическим параметром является относительное  сопротивление термометра W(T), определяемое как отношение сопротивления  термометра при температуре Т  к его сопротивлению в тройной  точке воды. При градуировке термометра определяют его относительное сопротивление  в реперных точках шкалы.

Стандартная функция  термометра представляет собой полином  девятой степени с известными коэффициентами Wref(T). Функции отклонения ?W(T) различны для разных поддиапазонов  температур. Их коэффициенты рассчитываются по результатам градуировки термометра в реперных точках. Интерполяционная функция термометра определена как  сумма функций: W(T) = Wref(T) + ?W(T).

В положении  о шкале МТШ-90 установлены следующие  требования к эталонному платиновому  термометру для диапазона 0-961,78 °С:

W(Ga) ? 1.11807

W(Ag) ? 4,2844

Первое требование отражает высокую чистоту платиновой проволоки, второе требование определяет минимальное допустимое сопротивление  изоляции каркаса.

Состав Государственного первичного эталона температуры  изменяется в связи с изменением Международной температурной шкалы, совершенствованием платиновых термометров  и аппаратуры для осуществления  реперных точек шкалы.

История создания и совершенствования ГПЭ  единицы температуры.

Первичный эталон единицы температуры создан в  период с 1955 по 1971 в ВНИИМ им. Д. И. Менделеева и утвержден в качестве Государственного эталона 28 декабря 1972 г. Изменение состава эталона  проходило в 1992 г. Номер ГПЭ по Госреестру ГЭТ 34-92. В связи с введением  новой международной температурной  шкалы МТШ-90 состав эталона был  изменен также в 1998 г.

Создание и  совершенствование эталона единицы  температуры является основной научной  работой термометрической лаборатории  ВНИИМ на протяжении всего периода  существования лаборатории.

В период 1949 - 1960 г.г. с целью повышения точности реализации практической температурной  шкалы разработаны и исследованы  равноделенные ртутные стеклянные термометры с ценой деления 0,01 °С для диапазона 0 ... 300 °С. Основными  исполнителями работ были Б. Н. Олейник, Ф. З. Алиева, В. П. Простаков, Н. З. Долгий.

В 1950 - 1954 г.г. в  лаборатории под руководством Ф. З. Алиевой проводились работы по повышению точности воспроизведения  и передачи единицы температуры  в точке 0 °С. Вместо опорной точки  таяния льда, применявшейся ранее, разработана, изготовлена и исследована ампула тройной точки воды.

В 1955 - 1964 г.г. исследовалась  возможность повышения точности электрических измерений, применяемых  в термометрии. Разработаны герметизированные  золото-хромовые меры электрического сопротивления не кратные десяти, что исключило введение поправок на декады потенциометра. В качестве электроизмерительной аппаратуры применены  семидекадные мосты.

В 1960 - 1970 г.г. для  повышения точности воспроизведения  и передачи размера единицы температуры  в диапазоне 400 - 1100 °С вместо платинородий - платиновых термопар разработаны  высокотемпературные платиновые термометры сопротивления. Работа проводилась  при участии Ф. З. Алиевой, В. П. Чекулаева, Б. Н. Олейника., И. И. Киренкова.

В период с 1970 по 1977 г.г. с целью оснащения территориальных  органов Госстандарта в лаборатории  были разработаны, изготовлены и  переданы для серийного производства термостатные установки с водяным, масляным и оловянными теплоносителями. Термостаты были предназначены для  массовой поверки контактных термометров  в диапазоне от 0 до 600 °С. В работе принимали активное участие К.Г. Черкасова, В. П. Чекулаев, А. А. Хонсуваров, Е. В. Хованская.

В 1985-1990 г.г под  руководством С.А. Иванова был разработан и выпущен в серийное производство автоматизированный комплекс для реализации реперных точек шкалы, включающий новые  печи с тремя нагревателями и  систему управления режимом их работы САУРТ. Такими печами начали оснащаться все региональные метрологические  центры.

В 1990-1998 г.г. основным научным направлением являлась разработка и исследование эталонных платиновых термометров сопротивления. Были проведены  Государственные приемочные испытания  эталонных термометров ПТС-10М  и ВТС, разработаны методики их применения и поверки, утверждены соответствующие  стандарты. Активное участие в исследованиях  принимали А.И. Походун, В.А. Ереминский, Е.В. Хованская, Н.П. Моисеева. Ряд работ, проведенных в 1990-1992 г.г. во ВНИИМ  и НИСТ, подтвердил возможность применения российских ВТС в диапазоне выше 961,78°С - установленного МТШ-90 предела  для платиновых термометров. Были исследованы  и внедрены методики аппроксимации  шкалы до 1084 °С.

В последнее  десятилетие постоянные работы ведутся  по совершенствованию эталона: настройке  аппаратуры для реализации реперных точек, подбору оптимальных температурных  полей в печах и получению  длительных фазовых переходов, проведению ключевых международных сличений. В 1999-2001 гг. была создана система для  откачки ампул ГПЭ, заполнения их аргоном и точного регулирования  давления в ампулах во время фазового перехода. В 2002-2006 гг. была проведена  замена регуляторов температуры  в эталонных печах на современные  цифровые регуляторы. Большое внимание уделялось подбору температурных  полей в рабочем пространстве печей для увеличения времени  фазовых переходов и повышения  их воспроизводимости. Активное участие  в данных исследованиях принимали  С.Ф. Герасимов, А.Г. Иванова, А.Ю. Ильин. 
 
 
 
 
 
 
 

Методика  исследования эталона.

Для воспроизведения  МТШ-90 на самом высоком уровне точности необходимо не только использовать наиболее точное современное измерительное  оборудование, но и применять специальные  методики реализации фазовых переходов  реперных точек и стабилизации термометров  сопротивления, разработанные на основе научных исследований, проводимых в  России и за рубежом. Данные методики, а также критерии, которые должны соблюдаться для получения минимальных  неопределенностей при воспроизведении  температурной шкалы МТШ-90, изложены в документе ККТ “Supplementary Information for the International Temperature Scale of 1990" и в  ряде научных публикаций ККТ.

Методика исследования ГПЭ единицы температуры включает два раздела:

- исследование  реперных точек МТШ-90; - исследование  платиновых термометров сопротивления.

Данная методика не устанавливает конкретные требования к характеристикам эталона, требования устанавливаются в документации на эталон в процессе утверждения  и периодического переутверждения  эталона исходя из доступной на данный момент технической базы.

Исследование  реперных точек МТШ-90

Тройная точка  воды.

Точность воспроизведения  температуры тройной точки воды зависит от чистоты и изотопного состава воды, глубины откачки, герметичности  ампулы и качества кварцевого стекла. Исследование ампул ГПЭ должно включать следующие необходимые этапы:

- анализ изотопного  состава воды в ампуле, расчет  поправок к температуре тройной  точки воды согласно «Техническому  приложению» к МТШ-90, отбор ампулы  с наименьшей поправкой; - исследование  стабильности температуры, воспроизводимой  ампулой; - участие ампулы в ключевых  сличениях ККТ и определение  отклонения от опорного значения (KCRV- Key Comparison Reference Value).

Контроль неизменности температуры тройных точек воды проводится при периодических исследованиях  эталона с помощью эталонных  платиновых термометров сопротивления.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.