Lághitamæling

Mæling á lágum hitastigi í kryógenkerfum felur aðallega í sér hitastigsmælingu, lofttæmismælingu, mælingu á vökvastigi og flæðismælingu.

Alþjóðlega sameinaði staðalinn fyrir hitamælingu er alþjóðlegur hitastigskvarðinn (ITS). Landið mitt hefur tileinkað sér þennan hitastigskala sem lögbundið mælikvarða á hitastigsmælikvarða í mörg ár. Hitastigskvarðinn sem nú er notaður er alþjóðlega hitastigsskalinn frá 1990 (þess -1990).

Hitamæling verður að velja mælitækið í samræmi við svið mælds hitastigs, aðallega hitamælirinn. Hér eru nokkrir algengir hitamælar.

1. málmþol hitamælir

Viðnám leiðara eða hálfleiðara breytist með hitastigi, sem er grundvöllur einfalds og áreiðanlegs mótstöðu hitamælis. Undir 961,78 gráðu notar alþjóðlegur hitastigskvarðinn hitamæli platínu. Til viðbótar við platínu hafa önnur efni eins og kopar, nikkel og indíum verið notuð sem hitamælisefni. Nikkel er hætt við aflögun við stofuhita, þannig að viðnám breytist með tímanum og stöðugleiki hitamælisins er lélegur. INDIUM ónæmi hitamælar hafa meiri næmi en platínuþol við lágt hitastig.

Mikilvægur hluti af því að setja upp viðnám hitamæli er að útrýma hitauppstreymi og vélrænni streitu, vegna þess að streita mun framleiða viðbótarþol. Brynvarðir platínuþol hitamælar eru oft notaðir í iðnaðarframleiðslu. Þessir hitamælar eru venjulega hyldir í sívalur málmskel með þvermál um það bil 4mm og lengd um það bil 10 ~ 12 mm.

2.

Þar sem leiðni hálfleiðara er tengd hitastigi er hægt að nota þetta efni sem mótspyrnuhitamæli. Við háhitaaðstæður er viðnám (andhverfa leiðni) í réttu hlutfalli við veldisvísisaðgerð andhverfu hitafræðilegs hitastigs, sem einkennir leiðandi eiginleika hálfleiðara. Við lágt hitastig er leiðni vegna nærveru óhreininda (losunar eða samþykkja rafeinda).

Germanium mótspyrna hitamælir er víða notaður hálfleiðari viðnám hitamælir, þar sem arsen, gallíum eða antímon er dópað til að fá viðeigandi viðnámseinkenni. Germanium er innsiglað í málmkassa og fjórar leiðir eru tengdar. Dæmigert starfssvið iðnaðar germaniumviðnáms er á bilinu 1,5 og 100 K. Hitamælir germanium viðnám eru venjulega kvarðaðir við sjö hitastigspunkta.

Varmometrar kolefnisviðnáms hafa verið mikið notaðir sem hitamælar við lágt hitastigsmælingu vegna mikillar næmni, lágs verðs, smæðar og tiltölulega einfaldur mótstöðuhitaferill kolefnisviðnáms.

3. Hitamælir

Hægt er að nota hitauppstreymi við hitamælingu á venjulegu hitastigssviðinu og í lágu hitastigsumhverfi. Önnur mótun hitauppstreymis er sett í hitastigið sem á að mæla og hin mótunin er sett í viðmiðunarhitastig umhverfisins. Til dæmis: með því að nota ísbað sem viðmiðunarpunkt og mæla lágt hitastig með hitauppstreymi, ef nauðsynleg hitastigsupplausn er um 0. 1K, þá er mælitækið að hafa nákvæmni 1μV; Ef fljótandi köfnunarefnisbað (eða fljótandi vetnisbað) er notað sem viðmiðunarpunktur mun heildar hitauppstreymismöguleiki minnka. Kosturinn við að nota viðmiðunarpunkt með lágum hitastigi er að leiðnihitinn meðfram hitauppstreymisvírnum er hægt að draga mjög úr.

Hægt er að ákvarða vísbendingu um hitastig með því að umbreyta mældum hitauppstreymisgetu með kvörðunarferlinum (samsvarandi ákveðnum viðmiðunarhita).

Það eru þrjár algengar hitauppstreymi hitastig: kopar-constantan (t tegund), nikkel-króm-constantan (e tegund) og nikkel-króm-nikkel-silicon (k tegund) hitauppstreymi, sem eru almennt notuð í hitamælingarsviðinu -200 gráðu til að umhverfishitastig (eða ofan); Hægt er að nota nikkel-króm-gull-járn (járnmassahlutfall 3%) hitauppstreymi á lágu hitastigssviðinu 10 ~ 180K.

Einn ókostur hitauppstreymis er að hitauppstreymi er of lítill, venjulega í millivolt stigi. Hægt er að leysa þetta vandamál með því að nota nokkrar hitauppstreymi til að mynda hitauppstreymi. Hitamyndunarmöguleiki hitauppstreymis er summan af hitauppstreymismöguleikum staflaðra hitauppstreymis, það er að segja að hitauppstreymismöguleiki n hitamynda er n sinnum hitamöguleikinn á einum hitauppstreymi.

Hitaleiðni meðfram hitauppstreymisvírnum getur valdið alvarlegum villum í hitamælingu hitauppstreymis. Til að draga úr þessu ástandi, láttu ákveðna lengd hitauppstreymisvír fara í gegnum lægra hitastig umhverfi (hitavask), þannig að villan minnkar. Að auki getur notkun á mjög litlum þvermál hitauppstreymisvír einnig dregið mjög úr hitamælingarskekkjunni.

4. Gufuþrýstingur hitamæli

Hitamælar gufuþrýstings mæla hitastig með því að nota eignina að mettaður gufuþrýstingur vökvans er fastur aðgerð hitastigs vökvans í snertingu við gufuna. Hitamælirinn samanstendur af hitastigsperu fyllt með hreinu gasi, sem hægt er að þétta innan hitastigssviðsins. Hitastig peran er tengd við þrýstingsmælitækið í gegnum háræðarör.

Kosturinn við hitamæla gufuþrýstings er að þeir hafa mikla næmi innan hitastigssviðsins. Til dæmis, á hitastiginu 63 ~ 80 K, er næmi köfnunarefnis hitamæla 15 ~ 3 kPa/k. Að sama skapi þurfa hitamælar gufuþrýstings ekki leiðréttingar fyrir fast rúmmál eða gas sem ekki er hugsjón eins og stöðugt hitamælir í gasi. Mikill ókostur við þessa tegund hitamælis er að hitamælingarsviðið er of lítið og ekki er hægt að nota einn vökva til að mæla allt hitastig frá vökva HE til umhverfishita. Þrátt fyrir að hægt sé að nota hitamæla gufuþrýstings til að mæla hitastig frá þreföldum punkti að mikilvægum punkti, eru þessir hitamælar venjulega aðeins notaðir við hitamælingar á gufuþrýstingssviðinu 5 ~ 250kPa.

Hreinleiki vökvans í hitamælinum er mikilvægur og lítið magn af óhreinindum mun valda gufuþrýstingnum til að víkja frá sambandinu milli mettaðs gufuþrýstings og hitastigs hreinu efnisins. Á sama tíma skal tekið fram að fast rúmmál ætti að vera nógu lítið og hitastig tengipípunnar ætti ekki að vera lægra en hitastig hitastigskynjunarpakkans.