Подовжувальний провід термопари

Реферат: Описується термоелектрична система. Термоелектрична система включає термопару, яка має позитивно заряджену гілку і негативно заряджену гілку. Позитивно заряджений провід з'єднаний на першому кінці з позитивно зарядженою гілкою у першому з'єднанні і на другому кінці - з другим з'єднанням. Негативно заряджений провід з'єднаний на першому кінці з негативно зарядженою гілкою у третьому з'єднанні і на другому кінці - з четвертим з'єднанням. Друге і четверте з'єднання формують холодний спай. Принаймні один з параметрів, вибраний серед теплопровідності і калібру принаймні одного проводу, вибраного серед позитивно зарядженого проводу і негативно зарядженого проводу, вибирається для регулювання відповідних потоків тепла від першого з'єднання до холодного спаю і потоку тепла від третього з'єднання до холодного спаю з одержанням таких величин, щоб різниця теплових потоків була менша за встановлену величину. UA 99312 C2 (12) UA 99312 C2 UA 99312 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ця заявка базується і заявляє пріоритет, згідно з розділом 35 Кодексу Законів США § 119(е), американською попередньою заявкою на патент № 60/982,292, поданою 24.10.2007, на яку тут робиться посилання. Термопари, використовувані для вимірювань високих температур, головним чином, виготовляються з благородних металів, таких як платина і сплави платини. Найбільш поширеними є: (1) термопари типу R, які мають позитивно заряджену гілку з платини і 13 % родію, і негативно заряджену гілку з платини, і (2) термопари типу S, які мають позитивно заряджену гілку з платини і 10 % родію і негативно заряджену гілку з платини. Недоліком термопар з благородних металів є їх висока вартість, яка пропорційна довжині платинових проводів термопари і проводів термопари зі сплаву платина/родій. В промисловому середовищі, вимірювальний прилад, на якому розташований холодний спай, типово віддалений від термопари. Зокрема, там, де вимірюється температура рідких металів, вимірювальний прилад, використовуваний для вимірювання ЕРС на виході термопари, типово розташований на великій відстані, наприклад 100 футів, від вимірювального з'єднання термопари. Подовження термопари з благородного металу на 100 футів або більше до вимірювального з'єднання повинно бути надмірно дорогим. Окрім того, там, де, наприклад, термопара використовується тільки для одного або декількох вимірювань, як, наприклад, у типовому випадку для вимірювання температури рідких металів, використання термопари з благородного металу, яка повинна подовжуватися на 100 футів або більше, стає навіть ще невигіднішим. Системи вимірювання температури, які використовують термопару з благородного металу для вимірювання температури рідких металів, головним чином, мінімізують довжину проводів термопари з благородного металу шляхом кріплення, у з'єднувальному пристрої, який часто називають датчиком або зондом, з'єднувального проводу, виготовленого з дешевших металів/металевих сплавів, для з'єднання термопари з віддаленим вимірювальним інструментом. Такий з'єднувальний провід зазвичай називають подовжувальним проводом. Подовжувальний провід може використовуватися для з'єднання термопари з віддаленим вимірювальним інструментом з одночасним збереженням прийнятної точності вимірювання для більшості застосувань шляхом: (1) підбору термоелектричних властивостей подовжувального проводу так, щоб вони були по суті однаковими з термоелектричними властивостями термопари з благородного металу, до якої він кріпиться в температурному діапазоні, і в якому він працює, і (2) підтримуванням з'єднання позитивно зарядженого проводу термопари і негативно зарядженого проводу термопари при тій же температурі що й у з'єднанні негативно зарядженого проводу термопари і негативно зарядженого подовжувального проводу. За цих умов, напруга, виміряна у холодному спаї, є ідеально функцією виключно різниці температур між вимірювальним з'єднанням і холодним спаєм незалежно від температури з'єднань, сформованих у з'єднанні проводів термопари і подовжувальних проводів. Традиційно, подовжувальний провід для з'єднання з позитивно зарядженим проводом термопари з благородного металу виготовляється з чистої міді, а подовжувальний провід, який з'єднується з негативно зарядженим проводом, виготовлений з мідно-нікелевого сплаву. Вибір конкретного типу матеріалу для узгодження термоелектричних властивостей одного типу подовжувального проводу з термоелектричними властивостями термопари з благородного металу для мінімізації похибок внаслідок неузгодженості термоелектричних властивостей між термопарою і подовжувальними проводами описується в американських патентах US 3926681 і US 4002500. Похибка вимірювання, яка є наслідком різниці температур у з'єднаннях термопари і подовжувальних проводів, і неузгодженості термоелектричних властивостей подовжувального проводу з термоелектричними властивостями термопари, обговорюється в роботі "Manual on the Use of Thermocouples in Temperature Measurement', ASTM Pub. 470B, 1981, pages 27-35. Як обговорено вище, різниця температур, яка виникає між позитивно зарядженими і негативно зарядженими з'єднаннями термопари і подовжувальним проводом (далі -проміжні з'єднання) призводять до похибки вимірювання електрорушійної сили термопари. У попередньому рівні техніки не вказано, що ця різниця температур між проміжними з'єднаннями може виникати з відмінності теплового потоку, який проходить від позитивно зарядженого проміжного з'єднання до холоднішого відповідного холодного спаю, і теплового потоку, який проходить від негативно зарядженого проміжного з'єднання до холоднішого відповідного холодного спаю. Відмінність теплових потоків призводить до очевидного охолодження одного із з'єднань за умов, де обидва з'єднання одержують однакову кількість тепла. Ця різниця температур буде зростати пропорційно періоду часу, протягом якого термопара, більш точно, проміжні з'єднання, перебувають під дією поступового надходження тепла в результаті дії високотемпературного середовища. 1 UA 99312 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Підвищення точності вимірювань температури благородного металу і, зокрема, підвищення точності вимірювання температури рідких металів повинно бути вигідним для промисловості з економічної точки зори. Тому, зменшення різниці теплових потоків, які надходять від з'єднань термопари і подовжувальних проводів за допомогою подовжувальних проводів термопари, повинна бути бажаною. Вищезгадана задача вирішується винаходом. Винахід описується в незалежних пунктах формули винаходу. Переважні варіанти виконання описуються у залежних пунктах формули винаходу. Описується термоелектрична система. Термоелектрична система включає термопару, яка має позитивно заряджений провід і негативно заряджений провід. Позитивно заряджений провід з'єднаний на першому кінці з позитивно зарядженою гілкою у першому з'єднанні і на другому кінці - з другим з'єднанням. Негативно заряджений провід з'єднаний на першому кінці з негативно зарядженою гілкою у третьому з'єднанні і на другому кінці - з четвертим з'єднанням. Друге і четверте з'єднання утворюють холодний спай. Принаймні один з параметрів, вибраний серед теплопровідності і калібру принаймні одного з проводів, вибраного серед позитивно зарядженого проводу і негативно зарядженого проводу, вибирається для регулювання відповідних потоків тепла від першого з'єднання до холодного спаю і потоку тепла від третього з'єднання до холодного спаю так, щоб вони мали такі величини, щоб різниця потоків тепла була меншою за наперед встановлену величину. Короткий опис декількох видів креслень Вищезгаданий короткий опис, а також наступний детальний опис винаходу будуть краще зрозумілими при читанні з посиланням на супровідні креслення. Для ілюстрації винаходу, на кресленнях зображаються варіанти виконання, які на даний момент є переважними. Слід розуміти, однак, що винахід не обмежується зображеними точними пристроями і засобами. На кресленнях: Фіг. 1 зображає схематичний вид термопар А, В і С; Фіг. 2 зображає схематичний вид контуру термопари; Фіг. 3 зображає графік залежності електрорушійної сили від температури контуру термопари; Фіг. 4 зображає схему відомого температурного датчика; Фіг. 5а зображає схему першого варіанта виконання винаходу; Фіг. 5b зображає схему другого варіанта виконання представленого винаходу; і Фіг. 5с зображає схему третього варіанта виконання представленого винаходу; Детальний опис винаходу Звертаючи тепер увагу на Фіг. 1, бачимо дві термопари, термоелектричні властивості яких ідентичні. Об'єднання першої термопари А з її холодним спаєм при температурі TReference=32 °F і її вимірювальним з'єднанням при деякій проміжній температурі І intermediate, і об'єднання другої термопари В з її холодним спаєм при проміжній температурі Іintermediate та її вимірювальним з'єднанням при вимірюваній температурі TMeasure, еквівалентне єдиній термопарі з її холодним спаєм при температурі 32 °F і її вимірювальним з'єднанням при вимірюваній температурі TMeasure тобто ЕРСА + ЕРСВ = ЕРСс, де ЕРС є електрорушійною силою, згенерованою термопарою(ами). Просто стверджується, що якщо для однієї еталонної температури відома залежність ЕРС від температури термопари, то можна прогнозувати ЕРС, згенеровану при будь-якій іншій еталонній температурі. Практичним наслідком є те, що подовжувальна провідна пара А, яка має тіж самі термоелектричні характеристики що й термопара В, проте вони виготовлені з різних матеріалів, може вставлятися в контур термопари (наприклад при температурі з інтервалу (TReference Іintermediate) без впливу на результуючу ЕРС, яка повинна бути виміряна неушкодженою термопарою С. В багатьох промислових застосуваннях, де використовуються подовжувальні проводи, які з'єднуються з термопарою в корпусі, де температура у вимірювальному з'єднанні може перевищувати 2500 °F, проміжні з'єднання, які розташовані в корпусі, призводять до того, що температура проміжного з'єднання не перевищує 400 °F. Подібним чином, на практиці температура холодного спаю у вимірювальному інструменті не падає нижче 32 °F. Тому, завдяки інтервалу температур, в якому обмежена робота подовжувальних проводів, подовжувальні проводи, виготовлені з матеріалів, які дешевші за термопари з благородного металу, часто використовуються у промислових застосуваннях для подовження термопари до холодного спаю. В ідеалі, для уникнення неточності, подовжувальні проводи і термопара з благородного металу повинні мати узгоджені термоелектричні характеристики так, щоб диференціальна електрорушійна сила "ЕРС", яка генерується між двома подовжувальними проводами, по суті була однаковою, як по полярності так і по величині, диференціальній ЕРС, 2 UA 99312 C2 5 яка генерується між двома проводами термопари з благородного металу, при будь-якій температурі з інтервалу 32 °F - 400 °F. Фіг. 2 зображає застосування подовжувальних проводів (РХ, NX) в контурі термопари типу S і типу R, де термопара Р, N з благородного металу з'єднана з проміжними з'єднаннями в точці ТІ, а подовжувальні проводи РХ, NX вставляються між проміжними з'єднаннями і холодними спаями, розташованими в точці TR. Вихідні параметри такої термоелектричної конструкції можуть обраховуватися сумуванням напруг усіх з'єднань при температурах на кожному кінці, як наприклад; Етермопарно ї конструкції Т  EPX T  EP T  EN T  ENX T T T T T Т М 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 l M I R R R I M I де: ЕPX дорівнює ЕРС між точками ТI і TR; ЕP дорівнює ЕРС між точками Тм і Т| EN дорівнює ЕРС між точкою ТI і Тм; a ENX дорівнює ЕРС між точками TR і ТI Було виявлено, що існують джерела похибок у вимірюванні температури термопарою, відмінні від похибок, які вносяться подовжувальним проводом, який не має узгоджених термоелектричних характеристик (ЕРС). Виграш у зменшенні цих похибок може набагато перевищувати виграші від узгодження характеристик ЕРС подовжувальних проводів і термопари. Одна з цих похибок і задача цього винаходу з'являється, коли існує різниця температур між з'єднаннями, у яких кожний провід термопари з'єднаний з його відповідним подовжувальним проводом навіть, коли ЕРС пари подовжувальних проводів точно узгоджується з ЕРС термопари при кожній температурі. Посилаючись на Фіг 2, нехай: TPX -P  TNXP Фіг. 3 зображає графік залежності ЕРС від температури для позитивно зарядженого (Р) і негативно зарядженого (N) проводів Р і N термопари і відповідних подовжувальних проводів РХ і NX (дивіться "Manual on the Use of Thermocouples in Temperature Measurement, ASTM Pub. 470B, 1981, page 34). Наступні співвідношення застосовуються при будь-якій температурі Т в робочому інтервалі подовжувальних проводів: Вихідні параметри термопари = вихідним параметрам подовжувальної пари; EP - EN = EPX - ENX Перегруповуючи члени формули отримуємо; EP - EPX = EN - ENX Якщо існує різниця температур між двома з'єднаннями, де Р з'єднується з РХ при температурі ТР, а N з'єднується з NX при температурі TN, при цьому ТР  TN, то у двох з'єднаннях буде існувати небажана ЕРС з величиною; Е = (ЕР - ЕPX)TP - (EN - ENX)TN Е = (ЕР - ЕPX)TP - (EP - EPX)TN Знак Е, коли ТР  TN, в залежності від того, чи буде похибка призводити до додатного або від'ємного відхилення, буде залежати від величини Т Р  TN і відношення ЕРС, яка виникає між подовжувальними проводами РХ і NX та термопарами Р і N. Існує декілька причин для похибок, які випливають з умови, де Т Р  TN, які властиві в доступних на ринку термопарних конструкціях. Підвищена ймовірність похибки спостерігалась там, де ТР  TN, в термопарних конструкціях, які мали непропорційно довгі подовжувальні проводи порівняно з довжиною проводів термопари з благородного металу. Ця умова є дуже поширеною в термоелектричних системах з металевого матеріалу на основі платини, де довжина термопар з благородного металу зберігається якомога коротшою внаслідок вартості металевих матеріалів на основі платини порівняно з вартістю подовжувальних проводів. Подальше зростання похибок спостерігалось в термопарах, де Т Р  TN, де існує невідповідність в діаметрі подовжувального проводу з діаметром проводу термопари з благородного металу. Це особливо очевидно в одноразових термоелектричних пристроях типу, описаного, наприклад, в патентах GB 719026, US 2993944, US 2999121 і US 3298874. Подальше збільшення похибок спостерігалось в термопарах, де Т Р  TN, де існує невідповідність фізичного діаметру проводу між провідниками подовжувальних проводів, які є проміжними в температурних контурах, надаючи засоби для миттєвого з'єднання і роз'єднання частин контуру термопари. Документ US 4229230 описує приклад такої асиметрії у з'єднувальному елементі. Іншим джерелом похибки у вимірюванні температури стосовно використання подовжувальних проводів в контурах термопари окрім вищезгаданих впливів ЕРС, є наслідком різниці теплових потоків в подовжувальних проводах РХ і NX, які мають місце між проміжними 3 UA 99312 C2 5 10 з'єднаннями з вищою температурою та холодними спаями з нижчою температурою. Різниця теплових потоків індукує різницю температур між позитивно зарядженими і негативно зарядженими проміжними з'єднаннями у тих випадках, де теплопровідність між позитивно зарядженими і негативно зарядженими з'єднаннями не є нескінченою. Короткий огляд законів стаціонарної одномірної теплопровідності допоможе пояснити труднощі, які усуваються цим винаходом. Коли в тілі існує температурний градієнт, як наприклад у подовжувальному проводі, то теплова енергія буде передаватися від ділянки з високою температурою до ділянки з низькою температурою. Це явище відоме як теплопередача, і описується законом Фур'є. Для одномірного теплового потоку: g  -k 15 25 30 35 40 45 50 55 2 де питомий тепловий потік q (Ват/м ) залежить від заданого температурного профілю Т, а коефіцієнт k теплопровідності (Ват/мК) є інтенсивністю теплопередачі на одиницю площі, перпендикулярної до напряму передачі. Знак мінус є обумовленим і вказує, що тепло знижує температурний градієнт. Якщо тепловий потік, виміряний у Ватах, проходить крізь визначену площу поперечного перерізу А, то рівняння набуває вигляду: Інтегруючи рівняння теплового потоку по товщині матеріалу х одержуємо, g 20 dT dx kA T1  T2  x де Т1 і Т2 є температурами на двох границях тіла. З таким розумінням теплопровідності можна потім перевірити як відмінність у теплопровідності подовжувальних проводів може призводити до реальних похибок у вимірювання температури. Наприклад, більшість термоелектричних систем з благородних металів використовують мідну і мідно-нікелеву подовжувальну пару проводів для з'єднання, у проміжних з'єднаннях, термопари з благородного металу, яка має вимірювальне з'єднання, з вимірювальним інструментом, який має холодні спаї. Структура у проміжних з'єднаннях і холодних спаях розроблена для зберігання позитивно заряджених і негативно заряджених з'єднань при по суті однаковій температурі. Однак, оскільки позитивно заряджене проміжне з'єднання і негативно заряджене проміжне з'єднання повинні бути електроізольованими, то теплопровідність між з'єднаннями є скінченою і, таким чином, позитивно заряджені і негативно заряджені з'єднання можуть не зберігатися точно при однаковій температурі. Коефіцієнт k теплопровідності при температурі 68 °F мідного проводу, призначеного для подовжувального проводу Національними і Міжнародними Організаціями по Стандартам для подовження позитивно зарядженої термопари з благородного металу, становить приблизно 390 Вт/(мК); і коефіцієнт теплопровідності мідно-нікелевого подовжувального проводу для подовження негативно зарядженого проводу становить приблизно 85 Вт/(мК). Якщо кількість тепла, що підводиться до гарячішого кінця кожного з двох кінців подовжувальних проводів, зберігається однаковою і площа поперечного перерізу кожного проводу однакова, то гарячіший кінець проводу з вищою теплопровідністю буде з часом мати нижчу температуру ніж провід з нижчою теплопровідністю внаслідок більшої втрати тепла при передачі до холоднішого кінця (холодний спай) проводу. Відповідно, холодніший кінець подовжувального проводу з вищою теплопровідністю буде мати трохи вищу температуру ніж подовжувальний провід з нижчою теплопровідністю внаслідок сильнішого теплового потоку до такого кінця. Цей ефект створюється тепловою і електричною ізоляцією, яка зазвичай розташована навколо проводу і захищає кожен провід від теплообмінів з навколишнім середовищем та сприяє електроізоляції. Завдяки довгому підведенню теплоти на гарячішому кінці проводів, температурний градієнт вздовж подовжувального проводу між гарячим і холодним кінцями кожного окремого проводу стане сильно неоднорідним, призводячи до більших похибок у вимірюванні температури, як це пояснено з використанням Фігури 3. Тепловий потік у подовжувальних проводах є функцією коефіцієнта теплопровідності і калібру проводу. Таким чином, тепловий потік у відповідних подовжувальних проводах може регулюватися вибором спеціальних величин для калібру проводів, коефіцієнту теплопровідності проводів або їх обох. На практиці, у випадку термоелектричних систем з благородних металів, просте зменшення калібру мідного подовжувального проводу і збільшення діаметру міднонікелевого подовжувального проводу, традиційно використовуваного з термопарами з благородних металів, що достатньо для компенсації теплового потоку у доріжках подовжувального проводу, було виявлене як непрактичне, внаслідок ламання тоншого мідного 4 UA 99312 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 проводу і/або неприйнятно високій вартості проводу більшого калібру з мідно-нікелевого сплаву. Тому, бажано вибирати різні матеріали для подовжувальних проводів так, щоб їх коефіцієнти теплопровідності забезпечували теплову компенсацію у прийнятному інтервалі розмірів проводу і термоелектричних характеристик. Тепер на Фіг. 4 бачимо приклад відомої термоелектричної системи 10, яка має датчик 12, який містить термопару 14 з благородного металу, яка має вимірювальне з'єднання 16 і позитивно заряджену і негативно заряджену гілки 14а, 14b, вимірювальний інструмент 28, включаючи холодні спаї 26а, 26b і подовжувальні проводи 24а, 24b, які з'єднують датчик 12 з вимірювальним інструментом 28. Датчик 12 також має холодні з'єднання 18а, 18b і точки 22а, 22b з'єднання з'єднувальних елементів. З'єднувальні проводи 20а, 20b з'єднують позитивно заряджені і негативно заряджені гілки 14а, 14b термопари з точками 22а, 22b з'єднання. Подовжувальні проводи 24а, 24b з'єднують з'єднувальні проводи 20а, 20b з холодними спаями 26а, 26b. У відомій термоелектричній системі 10 з Фіг. 4, з'єднувальний провід 20а і подовжувальний провід 24а, з'єднаний з позитивно зарядженою гілкою 14а термопари 14, традиційно виготовляються з міді (Сu), яка має номінальний коефіцієнт теплопровідності, що становить приблизно 390 Вт/(мК) при температурі 68 °F. З'єднувальний провід 20b і подовжувальний провід 24b, з'єднаний з негативною гілкою 14b термопари 14, виготовлені із мідно-нікелевого сплаву (CuNi), який має номінальний коефіцієнт теплопровідності, що становить 85 Вт/(мК) при температурі 68 °F. Оскільки матеріал 20b і 24b мають ідеально однакові термоелектричні характеристики і матеріали 20а і 24а мають однакові термоелектричні характеристики, то ця термоелектрична система вимірює ідентично до термоелектричної системи, яка має єдиний провідник між з'єднаннями 18b і 26b, і подібним чином, 18а і 26а. Однак, у відомій системі, як обговорено вище, тепловий потік крізь позитивно заряджені з'єднувальні/подовжувальні проводи 20а, 24а до холодного спаю 26а відрізняється від теплового потоку крізь негативно заряджені з'єднувальні/подовжувальні проводи 20b, 24b до холодного спаю 26b внаслідок властивих відмінностей у теплопровідності і випромінюванні відповідних подовжувальних/з'єднувальних проводів. Відмінність у тепловому потоці призводить до похибки вимірювання внаслідок диференціальної ЕРС, яка з'являється у з'єднаннях 18а, 18b. Посилаючись тепер на Фіг. 5а, бачимо перший переважний варіант виконання винаходу, який має відрізок 24а' позитивно зарядженого подовжувального проводу, відмінний від відрізка 24а, і ідентичний з відомою системою з Фіг. 4 в усіх інших відношеннях за виключенням спеціально описаних. У першому переважному варіанті виконання, переважний матеріал для подовжувального проводу 24а' є сплавом міді і марганцю (CuMn), який має номінальний коефіцієнт теплопровідності, що становить 155 Вт/(мК) при температурі 68 °F, який може змінюватися від 145 до 190 Вт/(мК) в інтервалі температур 32 °F-400 °F. Переважно, відсоток марганцю у подовжувальному проводі 24а' становить 1 % +/- 0,35 %. У першому переважному варіанті виконання, теплопровідність і/або розміри подовжувальних проводів 24а', 24b вибираються з наміром так, що тепловий потік від кожного із холодних з'єднань 18а, 18b в напрямі вимірювальних з'єднань 26а, 26b регулюється так, щоб потік тепла від з'єднання 18а в напрямі холодного спаю 26а і потік тепла від з'єднання 18b в напрямі холодного спаю 26b були такими, щоб відповідні теплові потоки відрізнялися менше ніж на наперед встановлену величину і переважно по суті були однаковими по величині. Посилаючись на Фіг. 5b, бачимо другий переважний варіант виконання винаходу, який має позитивно заряджений з'єднувальний провід 20а', відмінний від проводу 20а, і ідентичний з відомою системою з Фіг. 4 в усіх інших відношеннях за виключенням спеціально описаних. В другому переважному варіанті виконання, використання з'єднувального проводу 20а' з меншою теплопровідністю служить тепловим пробоєм. В другому переважному варіанті виконання, переважний матеріал для з'єднувального проводу 20а' є сплавом міді і марганцю (CuMn), який має номінальний коефіцієнт теплопровідності, який становить 155 Вт/(мК) і може змінюватися в інтервалі від 140 до 190 Вт/(мК), коли температура змінюється від 32 °F до 400 °F. Переважно, відсоток марганцю у з'єднувальному проводі 20а' становить 1 % +/- 0,35 %. У другому переважному варіанті виконання, теплопровідність і/або розміри з'єднувальних проводів 20а', 20b вибираються так, що тепловий потік, який проходить крізь з'єднувальні проводи 20а', 20b від кожного холодного з'єднання 18а, 18b в напрямі подовжувальних проводів 24а, 24b, регулюється так, що тепловий потік є переважно, проте не обов'язково, по суті однаковий, коли подовжувальні проводи 24а, 24b з Cu/CuNi з'єднані з холодними спаями 26а, 26b. Відмічається, що хоча з'єднувальні проводи 20а', 20b зображені в датчику 12, вони можуть розташовуватися зовні датчика 12. 5 UA 99312 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Посилаючись на Фіг. 5с, бачимо третій переважний варіант виконання винаходу, який має позитивно заряджений з'єднувальний провід 20а' і позитивно заряджений подовжувальний провід 24а' і який ідентичний відомій системі з Фіг. 4 в усіх інших відношеннях за виключенням спеціально описаних. У третьому переважному варіанті виконання, переважним матеріалом для з'єднувального проводу 20а' і подовжувального проводу 24а' є сплав міді і марганцю, який має номінальний коефіцієнт теплопровідності, що становить 155 Вт/(мК) і може змінюватися від 145 до 190 Вт/(мК), коли температура змінюється від 32 °F до 400 F. Переважно, відсоток марганцю у з'єднувальному проводі 20а' і подовжувальному проводі 24а' становить 1 % +/- 0,35 %. У третьому переважному варіанті виконання, ідентичні метали з'єднані у з'єднаннях між з'єднувальними проводами 20а', 20b і відповідними подовжувальними проводами 24а', 24b. Теплопровідність і/або розміри подовжувальних проводів 20а', 20b і 24а', 24b з наміром вибираються так, що тепловий потік від кожного холодного з'єднання 18а, 18b в напрямі вимірювальних з'єднань 26а, 26b регулюється так, що потік тепла від з'єднання 18а в напрямі холодного спаю 26а і потік тепла від з'єднання 18b в напрямі холодного спаю 26b є такими, що величини відповідних теплових потоків відрізняються менш ніж на наперед встановлену величину і переважно по суті однакові. Оскільки тепловий потік може контролюватися регулюванням калібру одного з або обох проводів, вибраних серед з'єднувального проводу 20а' і подовжувального проводу 24а', то досягається більша гнучкість у виборі розмірів проводу. Представлений винахід не обмежується термоелектричними системами, які використовують термопари з благородного металу і негативно заряджений подовжувальний провід, виготовлений із сплаву CuNi. Сплав CuMn, використовуваний у переважних варіантах виконання, рівноцінно придатний для термоелектричної системи, у якій традиційний позитивно заряджений подовжувальний провід виготовлений з чистої міді. Такі термоелектричні системи включають, проте не обмежуються, тими системами, які використовують термопари типу В, К і Т, а також термопари типу R і S. Окрім того, концепція компенсації теплового потоку у подовжувальних проводах шляхом вибору складу подовжувальних проводів придатна для будьякого типу термоелектричної системи і не обмежується будь-яким конкретним вибором матеріалів для використання у подовжувальних проводах. В ідеалі, тепловий потік, який поширюється від холодного з'єднання до вимірювального з'єднання крізь відповідні подовжувальні проводи, повинен бути однаковим для повного усунення джерела похибки. Однак, фахівець у цій галузі повинен розуміти, що немає потреби повністю компенсувати тепловий потік для одержання значного зменшення похибки, особливо там, де послідовні вимірювання здійснюються однаковим датчиком термопари. Окрім того, хоча економічні переваги винаходу особливо придатні для одноразових температурних датчиків, які використовують термопару з благородного металу, концепція компенсації теплового потоку у проводах від проміжного з'єднання до холодного спаю рівнозначно придатна для будь-якої термоелектричної системи там, де похибка внаслідок різного теплового потоку крізь подовжувальні проводи вносить вклад у похибку вимірювання температури. Фахівцю у цій галузі буде очевидно, що у вищеописані варіанти виконання винаходу можуть вноситися зміни без виходу за рамки широкої концепції винаходу. Тому, зрозуміло, що цей винахід не обмежується конкретними описаними варіантами виконання, проте передбачений для охоплення модифікацій в рамках представленого винаходу за доданою формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Термоелектрична система (10) для вимірювання температури розплавлених металів, яка має: термопару (14), яка має позитивно заряджену гілку (14а) і негативно заряджену гілку (14b), які з'єднані між собою у вимірювальному з'єднанні (16), і містить принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а'), з'єднаний на першому кінці з позитивно зарядженою гілкою (14а) у першому з'єднанні і на другому кінці - з другим з'єднанням, і принаймні один негативно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20b, 24b), з'єднаний на першому кінці з негативно зарядженою гілкою (14b) у третьому з'єднанні і на другому кінці - з четвертим з'єднанням, причому друге і четверте з'єднання утворюють холодний спай (26а, 26b), який має температуру, яка менша за температуру вимірювального з'єднання (16), при цьому принаймні одна теплопровідність і калібр принаймні одного з проводів, вибраного серед принаймні одного позитивно зарядженого з'єднувального/подовжувального проводу (20а, 20а', 24а, 24а') і принаймні одного негативно зарядженого з'єднувального/подовжувального проводу (20b, 24b), підібрані для регулювання відповідних потоків тепла від першого з'єднання в напрямі холодного 6 UA 99312 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спаю (26а, 26b) і потоку тепла від третього з'єднання в напрямі холодного спаю (26а, 26b) з одержанням таких значень, щоб різниця теплових потоків була меншою за наперед встановлену величину. 2. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що величина теплового потоку крізь принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') і величина теплового потоку крізь принаймні один негативно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20b, 24b) по суті однакові. 3. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') включає позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а'), і, при цьому, позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а') виконаний з можливістю регулювання теплового потоку крізь принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а'). 4. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') включає позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а'), і, при цьому, позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') виконаний з можливістю регулювання теплового потоку крізь принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а'). 5. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') включає позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а'), і, при цьому, позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') виготовлений з чистої міді, а позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а') виготовлений з мідномарганцевого сплаву. 6. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') включає позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а'), і, при цьому, позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') виготовлений з мідно-марганцевого сплаву, а позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а') виготовлений з чистої міді. 7. Термоелектрична система (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') включає позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а'), і, при цьому, позитивно заряджений з'єднувальний провід (20а, 20а') виготовлений з мідно-марганцевого сплаву, і позитивно заряджений подовжувальний провід (24а, 24а') виготовлений з мідно-марганцевого сплаву. 8. Термоелектрична система (10) для вимірювання температури розплавлених металів, яка має: термопару (14) типу R або типу S, яка має позитивно заряджену гілку (14а) і негативно заряджену гілку (14b); і позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а'), який складається по суті з 0,65-1,35 відсотків марганцю і решти, яку становить мідь, і електрично з'єднаний з позитивно зарядженою гілкою (14а) термопари (14) типу R або типу S. 9. Термоелектрична система (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') безпосередньо з'єднаний з позитивно зарядженою гілкою (14а) термопари (14). 10. Термоелектрична система (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що термопара (14) розташована у датчику (12), який має з'єднувальну деталь, а позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') з'єднаний з позитивно зарядженою гілкою (14а) термопари (14) за допомогою з'єднувальної деталі. 11. Позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') термопари (14) для використання з негативно зарядженим з'єднувальним/подовжувальним проводом (20b, 24b) термопари (14) з мідно-нікелевого сплаву у термоелектричній системі (10) із платини або платинородієвого сплаву, у якій позитивно заряджена гілка (14а) термопари (14) термоелектричної системи (10) виготовлена з платинородієвого сплаву, вибраного з групи, до якої входять сплав платина-10 % родію і платина-13 % родію, при цьому до складу позитивно зарядженого з'єднувального/подовжувального проводу (20а, 20а', 24а, 24а') термопари (14) входять 0,65-1,35 мас. % марганцю і решта, яку складає мідь. 12. Позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') термопари (14) для використання як подовжувального проводу (24а, 24b) термопари (14) у термоелектричній системі (10) з платини або платинородієвого сплаву, при цьому позитивно 7 UA 99312 C2 5 10 заряджена гілка (14а) термопари (14) в термоелектричній системі (10) виготовлена з платинородієвого сплаву, вибраного з групи, до якої входять сплав платина-10 % родію і сплав платина-13% родію, при цьому негативно заряджений з'єднувальний провід (20b) є платиновим, а до складу негативно зарядженого подовжувального проводу (24b) номінально входять 0,51,5 % нікелю, 0,25-0,40 % марганцю і решта, яку становить мідь, при цьому позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') термопари (14) має теплопровідність, що становить 100-250 Вт/(мK) в температурному інтервалі 32-400 °F. 13. Позитивно заряджений з'єднувальний/подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') за п. 12, який відрізняється тим, що він має теплопровідність, яка становить 145-190 Вт/(мK) в температурному інтервалі 32-400 °F. 14. Позитивно заряджений подовжувальний провід (20а, 20а', 24а, 24а') за п. 12, який відрізняється тим, що до його складу входять 0,65-1,35 мас. % марганцю і решта, яку складає мідь. 8 UA 99312 C2 9 UA 99312 C2 10 UA 99312 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11