Методы и средства электрических измерений неэлектрических величин
Контактные измерения температуры
жүктеу/скачать 1,09 Mb. Pdf көрінісі
|
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 – изменение сопротивления проводов; 0
и т
– 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
включают контрольный резистор с сопротивлением соответствующим терморезистору в определенной точке шкалы прибора, изме- няют сопротивление У
до тех пор, пока стрелка прибора не установится на ука- занной отметке шкалы, затем К
закорачивают. Сопротивление У
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 ,
,
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
– уравнительный резистор. Тогда, напряжение измеря- емое милливольтметром mV mV R R R E U Н В ТП , где ТП
– термоЭДС; Н В R – внешнее сопротивление определяемое суммой У ПР
Н В
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
, 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
, 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
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. жүктеу/скачать 1,09 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|