Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



вйлючены последовательно. Обычно используются медные провода, сопротивление которых зависит от их температуры. Температурные изменения согфотивления проводов приводят к погрешности измерения температуры.

Вторичные преобразователи термометров сопротивления выполняются такими, чтобы максимально уменьшить эту погрешность. Если требуется наибольшая точность измерения температуры, нагфимер при метрологических работах, используется компенсационная схема, гфиведенная на рис. 4.42. По этой схеме применяют четырехзажимные платиновые терморезисторы. Провода 1-1 используются для подвода тока, а два других 2-2 служат для измерения падения напряжения Ut на термочувствительной обмотке. Падение напряжения С/, измеряется с помощью потенциометра. Измеряется также падение напряжения С/о на образцовой катушке Rq . Сопротивление терморезистора при этом равно

Д, = RoU/Uo. (4.146)

Благодаря компенсационному методу измерения отсутствует падение напряжения на проводах, соединяющих термометр с потенциометром, и их сопротивление не влияет на результат измерения.

В менее ответственных случаях для измерения согфотивлений терморезисторов используются мосты: в лабораторной практике - с ручным уравновешиванием, в производственных условиях - автоматические. Упрощенная схема автоматического моста показана на рис. 4.43. Измерительная цепь представляет собой мост, состоящий из манганиновых резисторов R1-R3 и терморезистора Rf Напряжение питания моста Е. Пфемещением движка реохорда R добиваются уравновешивания моста. Если мост не уравновешен, напряжение измерительной диагонали усиливается и подается на реверсивный двигатель РД. Вал двигателя через редуктор соединен с движком реохорда и перемещает его так, чтобы напряжение разбаланса уменьшалось. Перемещение продолжается до тех пор, пока мост не будет уравновешен. В автоматических мостах движок реохорда связан с отсчетным устройством, с за-писываюпдим устройством, регистрирующим текущие значения температуры на диаграммной бумаге, с устройством регулирования температуры, а также с устройством дистанционной передачи показаний. Погрешность автоматических мостов аналогична погрешности автоматических потенциометров.

Термометр сопротивления может подключиться к мосту с помощью двух- или трехпроводного кабеля. Двухпроводный кабель дешевле, однако при его использовании сопротивления обоих проводов включаются последовательно с термометром в одно плечо. Токоведущие жилы кабеля выполнены из медного провода: при изменении температуры их согфотивление изменяется, что вносит погрешность в изме-



рение. Двухпроводный кабель используется в тех случаях, когда его температура постоянна и погрешность, обусловленная ее изменением, незначительна.

При включении термометра по трехпроводной схеме (рис. 4.43) по одной жиле кабеля к термометру подводится напряжение питания. К плечам моста термометр подсоединяется с помошью двух других жил, включенных в смежные плечи моста. Одинаковые изменения их сопротивлений практически на разбалансируют мост. Таким образом, исключается погрешность, которая могла бы бьггь при изменении температуры кабеля.

В качестве вторичных приборов для термометров согфотивления в промышленности гфименяются также логометрические гфиборы.

Сопротивление терморезистора определяется его температурой. Последняя зависит не только от температуры окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев медного тфмометра током не должен превьппать 0,4 °С, а платинового - ОД °С. Для этого ток

не должен превосходить 10-15 мА.

Полупроводниковые тморезисторы. Чувствительный элемент полупроводникового терморезистора - термистора - изготавливается из окислов различных металлов: меди, кобальта, магния, марганца и др. Размолотые в мелкий порошок компоненты прессуются и спекаются в виде столбика, шарика или шайбы. В надлежащих местах напыляются электроды и подхииваются выводы из медной проволоки. Для предохранения от атмосферных воздействий чувствительный элемент термистора покрьюают защитной краской, помещают в герметизирующий металлический корпус или запаивают в стекло.

С увеличением температуры сопротивление термисторов уменьшается. Их функцию преобразования (рис. 4.44) обьино аппроксимируют выражением

Л, = Ае/, (4.147)

где Rt - согфотивление термистора при температуре Т в Кельвинах; А и В - постоянные, зависящие от материала и технологии, причем А зависит, кроме того, от размеров термистора и его формы.

Термисторы изготавливаются с номинальным согфотивлением (при 20 С) от 1 до 200 кОм. В зависимости от типа они могут гфименять-ся для измерения температур от -100 до 120-600 °CjHx чувствитель-. ность в 6-10 раз больше, чем чувствительность металлического тер-I морезистора. Кроме того, термисторы имеют значительно меньшие мас-I сы и размеры. Имеются термисторы, выполненные в виде шариков диаметром от 0,006 до 2,5 мм. ТеплоеКкость таких тфмисторов на несколько порядков меньше, чем у металлических терморезисторов. Малая теплоемкость обусловливает малу1р инерционность термисторов.



Имеются термисторы с постоянной тепловой инерцией несколько миллисекунд.

Недостатком термисторов является нелинейность функции преобразования, большой разброс их параметров, а также старение и неко-таряя нестабильность характеристик. В течение первой недели их сопротивление может измениться на 1-1,5%, а за несколько месяцев еше на 1%. В дальнейшем изменение сопротивления термистора происходит медленнее, не превышая 0,2% в год.

Термисторы обычно включаются в схему неравновесного или автоматического моста. Приборы имеют индивидуальную градуировку, что обусловлено большим разбросом параметров и характеристик преобразователей. Ко вторичному прибору термисторы подсоедшя-ются с помошью двухпроводного кабеля. Погрепшость, вызванная из мененйём""параметров кабеля, ничтожна, поскольку сопротивление и чувствительность термистора много больше сопротивления линии связи и ее чувствительности к изменению температуры.

Тфмисторы применяются для измерения температуры в тех случаях, когда не требуется высокая точность, но нужно измерить темпфа-туру малых объектов, обладаюших малой теплоемкостью. Они широко используются, например, в биологии. С помощью термистора, смонтированного на острие иглы, можно измерить температуру внутренних органов живого организма. Широкое применение термисторы находят в различных приборах для темпфатурной коррекции характфи-стик приборов.


4.2.11. Фотоэлектрические преобразователи

Принцип действия и основные типы преобразователей. Фотоэлектрический преобразователь представляет собой фотоэлектронный пртбор (фотоэлемент), используемый в качестве измерительного преобразователя. Имеются три типа преобразователей: преобразователи с внешним фотоэффектом, с внутренним фотоэффектом и фотогальванические преобразователи. Наибольшее применение нашли гфеобразователи двух последних типов.

К преобразователям с внешним фотоэффектом относятся вакуумные и газонаполненные фотоэлементы и фотоэлектронные умножите-



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


0.0261