Mesur tymheredd isel

Mae mesur tymheredd isel mewn systemau cryogenig yn bennaf yn cynnwys mesur tymheredd, mesur gwactod, mesur lefel hylif a mesur llif.

Y safon unedig ryngwladol ar gyfer mesur tymheredd yw'r Raddfa Tymheredd Rhyngwladol (ITS). Mae fy ngwlad wedi mabwysiadu'r raddfa tymheredd hon fel y raddfa mesur tymheredd statudol cenedlaethol ers blynyddoedd lawer. Y raddfa tymheredd a ddefnyddir ar hyn o bryd yw Graddfa Tymheredd Rhyngwladol 1990 (ei -1990).

Rhaid i fesur tymheredd ddewis yr offeryn mesur yn ôl ystod y tymheredd mesuredig, y thermomedr yn bennaf. Dyma sawl thermomedr a ddefnyddir yn gyffredin.

1. Thermomedr Gwrthiant Metel

Mae gwrthsefyll dargludydd neu led -ddargludyddion yn newid gyda thymheredd, sy'n sail i thermomedr gwrthiant syml a dibynadwy. O dan 961.78 gradd, mae'r Raddfa Tymheredd Rhyngwladol yn defnyddio thermomedr gwrthiant platinwm. Yn ogystal â phlatinwm, defnyddiwyd deunyddiau eraill fel copr, nicel ac indium fel deunyddiau thermomedr gwrthiant. Mae nicel yn dueddol o ddadffurfiad ar dymheredd yr ystafell, felly mae'r gwrthsefyll yn newid dros amser, ac mae sefydlogrwydd y thermomedr yn wael. Mae gan thermomedrau gwrthiant indium sensitifrwydd uwch nag ymwrthedd platinwm ar dymheredd isel.

Rhan bwysig o osod thermomedr gwrthiant yw dileu straen thermol a mecanyddol, oherwydd bydd straen yn cynhyrchu gwrthiant ychwanegol. Defnyddir thermomedrau ymwrthedd platinwm arfog yn aml mewn cynhyrchu diwydiannol. Mae'r thermomedrau hyn fel arfer yn cael eu crynhoi mewn cragen fetel silindrog gyda diamedr o tua 4mm a hyd o tua 10 ~ 12mm.

2. Thermomedr gwrthiant lled -ddargludyddion

Gan fod dargludedd lled -ddargludyddion yn gysylltiedig â thymheredd, gellir defnyddio'r deunydd hwn fel thermomedr gwrthiant. O dan amodau tymheredd uchel, mae'r gwrthiant (gwrthdro dargludedd) yn gymesur â swyddogaeth esbonyddol gwrthdro'r tymheredd thermodynamig, sy'n nodweddu priodweddau dargludol lled -ddargludyddion. O dan amodau tymheredd isel, mae dargludiad oherwydd presenoldeb amhureddau (rhyddhau neu dderbyn electronau).

Mae Thermomedr Gwrthiant Germaniwm yn thermomedr gwrthiant lled -ddargludyddion a ddefnyddir yn helaeth, lle mae arsenig, gallium neu antimoni yn cael ei dopio i gael y nodweddion gwrthiant a ddymunir. Mae Germaniwm wedi'i selio mewn blwch metel ac mae pedwar plwm wedi'u cysylltu. Mae'r ystod weithio nodweddiadol o wrthyddion Germaniwm diwydiannol rhwng 1.5 a 100 K. Mae thermomedrau gwrthiant Germaniwm fel arfer yn cael eu graddnodi ar saith pwynt tymheredd.

Defnyddiwyd thermomedrau gwrthiant carbon yn helaeth fel thermomedrau ar gyfer mesur tymheredd isel oherwydd y sensitifrwydd uchel, pris isel, maint bach, a chromlin tymheredd gwrthiant cymharol syml ymwrthedd carbon.

3. Thermomedr thermocwl

Gellir defnyddio thermocyplau ar gyfer mesur tymheredd yn yr ystod tymheredd arferol ac mewn amgylcheddau tymheredd isel. Rhoddir un gyffordd o'r thermocwl yn y tymheredd i'w fesur, a rhoddir y gyffordd arall yn yr amgylchedd tymheredd cyfeirio. Er enghraifft: defnyddio baddon iâ fel pwynt cyfeirio a mesur tymheredd isel gyda thermocwl, os yw'r datrysiad tymheredd gofynnol tua 0. 1K, yna pan fydd y potensial thermoelectric mesuredig yn 5mV neu'n uwch, rhaid i'r offeryn mesur fod ag gywirdeb 1μV; Os defnyddir baddon nitrogen hylif (neu faddon hydrogen hylif) fel pwynt cyfeirio, bydd cyfanswm y potensial thermoelectric yn cael ei leihau. Mantais defnyddio pwynt cyfeirio tymheredd isel yw y gellir lleihau'r gwres dargludiad ar hyd y wifren thermocwl yn fawr.

Gellir pennu'r arwydd o dymheredd trwy drosi'r potensial thermoelectric mesuredig gan y berthynas gromlin raddnodi (sy'n cyfateb i dymheredd cyfeirio penodol).

Mae yna dri thermocyplau tymheredd isel cyffredin: copr-cysonydd (math T), nicel-cromiwm-cyson-constantan (math E), a thermocouplau nicel-cromiwm-nicel-silicon (math K), a ddefnyddir yn gyffredin yn y tymheredd neu 7) i fesur}; Gellir defnyddio thermocyplau nicel-cromiwm-aur (ffracsiwn màs haearn yn 3%) yn yr ystod tymheredd isel o 10 ~ 180k.

Un anfantais o thermocyplau yw bod y potensial thermoelectric yn rhy fach, fel arfer ar lefel Millivolt. Gellir datrys y broblem hon trwy ddefnyddio sawl thermocwpl i ffurfio pentwr thermocwl. Potensial thermoelectric y pentwr thermocwl yw swm potensial thermoelectric y thermocyplau wedi'u pentyrru, hynny yw, mae potensial thermoelectric n thermocwlau N yn N amseroedd potensial thermoelectrig un thermocwl sengl.

Gall y dargludiad gwres ar hyd y wifren thermocwl achosi gwallau difrifol yn y mesuriad tymheredd thermocwl. Er mwyn lleihau'r sefyllfa hon, gadewch i hyd penodol o wifren thermocwl fynd trwy amgylchedd isothermol tymheredd is (sinc gwres), fel y bydd y gwall yn cael ei leihau. Yn ogystal, gall defnyddio gwifren thermocwl diamedr bach iawn hefyd leihau'r gwall mesur tymheredd yn fawr.

4. Thermomedr Pwysedd Anwedd

Mae thermomedrau pwysau anwedd yn mesur tymheredd trwy ddefnyddio'r eiddo bod gwasgedd anwedd dirlawn hylif yn swyddogaeth sefydlog o dymheredd yr hylif mewn cysylltiad â'r anwedd. Mae'r thermomedr yn cynnwys bwlb tymheredd wedi'i lenwi â nwy pur, y gellir ei gyddwyso o fewn yr ystod tymheredd. Mae'r bwlb tymheredd wedi'i gysylltu â'r ddyfais mesur pwysau trwy diwb capilari.

Mantais thermomedrau pwysau anwedd yw bod ganddynt sensitifrwydd uchel o fewn yr ystod tymheredd cais. Er enghraifft, yn yr ystod tymheredd o 63 ~ 80 K, sensitifrwydd thermomedrau nitrogen yw 15 ~ 3 kPa/k. Yn yr un modd, nid oes angen cywiriadau ar gyfer thermomedrau pwysau anwedd ar gyfer cyfaint sefydlog neu ddiffygion nwy fel thermomedrau nwy cyfaint cyson. Un o anfanteision mawr y math hwn o thermomedr yw bod yr ystod mesur tymheredd yn rhy fach, ac ni ellir defnyddio un hylif i fesur yr holl dymheredd o hylif He i dymheredd amgylchynol. Er y gellir defnyddio thermomedrau pwysau anwedd i fesur tymereddau o'r pwynt triphlyg i'r pwynt critigol, dim ond ar gyfer mesuriadau tymheredd yn yr ystod pwysau anwedd o 5 ~ 250kpa y defnyddir y thermomedrau hyn.

Mae purdeb yr hylif yn y thermomedr yn hollbwysig, a bydd ychydig bach o amhureddau yn achosi i'r pwysau anwedd wyro oddi wrth y berthynas rhwng pwysau anwedd dirlawn a thymheredd y sylwedd pur. Ar yr un pryd, dylid nodi y dylai'r cyfaint sefydlog fod yn ddigon bach ac ni ddylai tymheredd y bibell gysylltu fod yn is na thymheredd y pecyn synhwyro tymheredd.