Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки





Рис. 4.37

Рис. 4.38

Таблица 4.1.

Тип термопары

Материал термоэлектродов

Обозначение градуировки

Диапазон измерения при длительном измерении, °С

Хромель -копель

ХК(Х)

-200 ... +600

Хромель -алюмель

ХА(К)

-200 ... + 1000

Платинородий (10%) -

im(S)

0... + 1300

платина

Вольфрамрений (5%) -

ВР(А)-1

0... 2200

вольфрамрений (20%)

Термоэлектрические преобразователи используются для измерительного преобразования температуры в ЭДС. В табл. 4.1 приведены наиболее широко используемые термопары (ГОСТ 6616-84) и их основные характеристики (ГОСТ 3044-84).

Градуировочные характеристики и допустимые погрешности этих термопар также приведены в ГОСТ 3044-84.

Термоэлектрический датчик обычно называется термопарой. Устройство промышленной термопары показано на рис. 4.39. Термоэлектроды 1 изолируются друг от друга керамическими бусами 2 или керамической трубкой; одним своим концом они свариваются, другим - подсоединяются к зажимам в головке 3, служащей для подключения внешних проводов. Термоэлектроды помещаются в защитный чехол 4 (тру&су, закрьпую с одной стороны). Чехол делается из жаропрочной стали, а при измерении очень больших температур - из керамики или кварца.

Место соединения термоэлектродов называется горячим или рабочим спаем. Противоположные концы называются холодными или





Рис. 4.40

Рис. 4.39

свободными. Обычно в месте свободного спая термопара разомкнута. ЭДС термопары обычно не превосходит 50 мВ.

Схемы включения. Рабочий конец термопары погружается в среду, температуру которой требуется измерить. Свободные концы подключаются к вторичному прибору. Если температура свободных концов постоянна, то подключение может бьпь сделано медным проводом, а если не постоянна, то оно выполняется специальными удлинительными (компен-сационньпуш) Нроводами. В качестве последних используются два провода из различных материалов. Провода подбираются так, чтобы при температуре свободных спаев и в паре между собой они имели такие же термоэлектрические свойства, как и рабочая термопара. При подсоединении к термопаре компенсационные провода удлиняют ее и дают возможность отвести холодный спай образованной составной термопары в такое место, где температура остается постоянной.

В качестве вторичных преобразователей используются либо магнитоэлектрические милливольтметры, либо потенциометры постоянного тока.

В лабораторной практике используются потенциометры с ручной компенсацией, а в производственной -автоматические потенциометры. Упрощенная схема автоматического потенциометра приведена на рис. 4.40. Термопара Т включается таким образом, что ее ЭДС нагфав-лена встречно компенсирующему напряжению Бк, создаваемому с



помощью, мостовой цепи. Это напряжение изменяется пропорционально перемещению движка по реохорду Rp. Разность ЭДС термопары и компенсирующего напряжения Е - усиливается усилителем и подается на реверсивный двигатель РД. Вал двигателя, вращаясь, через редуктор, перемещает движок реохорда так, чтобы разность - Дк умень -шалась. Когда она становится равной нулю, вал останавливается. С движком реохорда связаны стрелка прибора, перемещающаяся по шкале, записывающее устройство, регистрирующее текущее значение температуры, контакты для ее регулирования, а также устройство для дистанционной передачи показаний.

Для увеличения стабильности напряжения Еу и точности измерения температуры мост питается от стабилизированного источника напряжения ИПС, а сопротивления плеч моста изготавливаются из манганинового провода.

Современные автоматические потенциометры имеют основную приведенную погрешность измерения ± (0,25 - 1) %, погрешность регистрации ± (0,5 - 1) %.

Псгрешность тд)моэле1Сгрического Тфмометра. Одним из источников погрешности термоэлектрического термометра является несоответствие температуры свободных концов термопары температуре, при которой была произведена градуировка.

Номинальная функция преобразования термопар со стандартной градуировкой задается градуировочной таблицей. Она определяет зависимость ЭДС E{t, to) термопары от измеряемой температуры t при температуре свободных спаев to = О °С. Если в условиях измерения температура свободных спаев to не равна температуре Го, то ЭДС термопары E(t, to) отличается от ЭДС E(t, to), которая нужна для оире-деления температуры по стандартной градуировке. Введение поправки основано на третьем свойстве термопары.

Второй член £"(0, о) правой части равенства (4.142) определяет поправку. £"(0, tg) представляет собой ЭДС термопары при условии, что ее свободные концы находятся при температуре градуировки о. а рабочие - при температуре to. Значение E(to, to) определяется по таблице стандартной функции преобразования.

Вследствие неравенства температур о показание пиромет-

рического милливольтметра не равно действительной температуре. Поправка к его показаниям приближенно может быть определена соотношением

At = k(to - Го), (4.143)

где к - коэффициент, 1зависящий от измеряемой температуры и от вида термопары.

Для хромель-копелевой термопары он лежит в пределах 0,8-1; для хромель-алюминиевой - в пределах 0,98-1,11; для платиноро-дий-шатиновой - в пределах 0,82-1,11. При малом значении At =



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [56] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0107