Методы и средства электрических измерений неэлектрических величин


Контактные  измерения  температуры



Pdf көрінісі
бет11/12
Дата22.12.2021
өлшемі1,09 Mb.
#127775
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Байланысты:
Конспект Тема 12

Контактные  измерения  температуры.

  Наибольшее  распространение  при 

выполнении контактных измерений получили средства измерения на основе тер-

морезисторов и термоэлектрических преобразователей. 

Терморезистор совместно с измерительной цепью, которой, как правило, яв-

ляется мост, работающий в равновесном или неравновесном режиме, составляют 

прибор для измерения температуры – электрический термометр сопротивления. 

Терморезистор включается в измерительное плечо моста по двухпроводной 

или по трехпроводной схеме (см. рис. 12.9). 

 

 



Рис. 12.9 

При двухпроводной схеме оба соединительных провода включаются после-

довательно с датчиком. Такие приборы используются при менее ответственных 

измерениях  или  при  измерениях,  выполняемых  в  лабораторных  условиях,  по-

скольку при колебании окружающей температуры возникает погрешность от вли-

яния 


(изменения) 

соединительных 

проводов 



т

0

л



α

R

R

t



где 



2

л

1



л

л

R



R

R





 – изменение сопротивления проводов; 

0

R

 и 

т

α



 – начальное со-

противление (при 0°С) и температурный коэффициент терморезистора соответ-

ственно.  

В трехпроводной схеме данная погрешность при работе моста в равновесном 

режиме отсутствует, поскольку два соединительных провода включены в сосед-

ние плечи моста, а третий в диагональ питания (см. рис. 12.9 а). В неравновесном 

режиме также удается значительно снизить погрешность от влияния сопротивле-

ния соединительных проводов. 

При работе моста в неравновесном режиме на точность измерения темпера-

туры большое влияние оказывает погрешность от изменения напряжения пита-

ния.  



 

 

 



На рис. 12.9 

б

 приведена неравновесная схема моста с логометром. Принцип 

компенсации указанной погрешности заключается в том, что перед измерением 

вместо  терморезистора 

т

R

  включают  контрольный  резистор  с  сопротивлением 

соответствующим терморезистору в определенной точке шкалы прибора, изме-

няют сопротивление 

У

R

 до тех пор, пока стрелка прибора не установится на ука-

занной отметке шкалы, затем 

К

R

  закорачивают.  Сопротивление 

У

R

  называется 

уравнительным, оно дополняет сопротивление проводов до значения, принятого 

при градуировке (5 Ом или 15 Ом). Для этой схемы также возможно трехпровод-

ное включение терморезистора. 

При измерении температур в диапазоне –270…+1100 °С в качестве чувстви-

тельных  элементов  в  термометрах  сопротивления  используются  наряду  с 



мед-

ными и платиновыми терморезисторами



полупроводниковые терморезисторы



термотранзисторы

 и 


кварцевые термометры

. Из них наибольшую точность из-

мерений обеспечивают платиновые терморезисторы и цифровые кварцевые тер-

мометры. Однако из-за своих достаточно больших габаритов указанные датчики 

обладают значительной тепловой инерцией. Поэтому для выполнения измерений 

нестационарных температур используют полупроводниковые терморезисторы и 

термотранзисторы. 

Полупроводниковые терморезисторы, благодаря повышенной чувствитель-

ности  в  области  низких  температур  применяются  и  для  измерения  температур 

меньших –260 °С. 

Для работы с температурами от сотен градусов и до нескольких тысяч граду-

сов  (до  2500 °С)  наибольшее  распространение  получили 



термоэлектрические 

термометры.

 Эта группа приборов обладает меньшей точностью по сравнению 

с термометрами сопротивления. 

Приборы  состоят  из  термопары  и  измерительной  цепи,  которую,  как  пра-

вило, составляют милливольтметры или компенсаторы. 

На  рис.  12.10  представлена  схема,  в  которой 



ТП

 – термопара; 



УП

  и 


СП

 – удлинительные 

и 

соединительные 



провода 

соответственно; 



mV

 – милливольтметр; 

У

R

 – уравнительный резистор. Тогда, напряжение измеря-

емое  милливольтметром 



mV

mV

R

R

R

E

U



Н

В

ТП



,  где 

ТП

E

 – термоЭДС; 

Н

В



R

 – внешнее  сопротивление  определяемое  суммой 

У

ПР

ТП



Н

В

R



R

R

R



,  со-


противлений термопары, удлинительных проводов и уравнительного; 

mV

R

 – со-


противление милливольтметра.  


 

 

 



 

 

Рис. 12.10 



Шкала прибора в этом случае, как правило, градуируется в градусах и при 

постоянстве 

Н

В

R



,

mV

R

  его  показания  определяются  значением  термоЭДС.  По-

скольку градуировка термопары производится при определенных значениях 

Н

В



R

 

(0,6; 5; 15; 25 Ом), то в схему введен 



У

R

, подгоняющий внешнее сопротивление 

до градуировочных значений. 

Наиболее существенное влияние на результат измерения оказывает погреш-

ность от изменения температуры свободных концов термопары, для устранения, 

которой используют различные способы введения поправок. При ручном способе 

в  конечном  результате  учитывается  поправка,  пропорциональная  отклонению 

температуры свободных концов от 0 °С. Полуавтоматический способ подразуме-

вает смещение перед началом измерения с помощью корректора стрелки прибора 

на отметку шкалы, равную вводимой поправке. Тогда при дальнейших измере-

ниях поправка вводится в результат без участия оператора.  

Также на рис. 12.10 приведена схема термометра с автоматическим введе-

нием поправки. В измерительную цепь последовательно с термопарой и милли-

вольтметром включают неравновесный мост, в котором в плечо моста включается 

медный резистор 

1

R

,  размещаемый  в  зоне  свободных концов  термопары.  Рези-

сторы 


2

R

3



R

4



R

 выполняются из манганина. Поскольку при градуировке при-

бора мост находится в равновесном состоянии, то в реальных условиях изменен-

ной температуры разность потенциалов, появляющаяся в измерительной диаго-

нали моста полностью компенсирует изменение термоЭДС. Резистор 

5

R

 исполь-

зуется для регулировки чувствительности моста. 

Дополнительным источником погрешности контактных способов измерения 

температуры является потеря теплоты через термопреобразователь. Температура 

анализируемой среды отличается от температуры, помещенного в нее чувстви-

тельного элемента, температура которого и измеряется прибором, вследствие по-

стоянного теплообмена между преобразователем и средой. 



 

 

 



Снижение этой погрешности достигается за счет тщательной изоляции вы-

ступающих частей преобразователя, размещения его в том месте, где скорость пе-

ремещения среды максимальная, установление требуемой глубины погружения 

преобразователя в измеряемую среду. 





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет