 |
Краткие теоретические сведения
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ГРАДУИРОВКА ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА
Цель работы: Научиться градуировать нестандартные термопреобразователи и выполнять поверку измерительного комплекта.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Измерение температуры термопреобразователями сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Зная эту зависимость, можно по значению сопротивления определить температуру среды, в которую помещен термопреобразователь сопротивления (ТС).
Зависимость сопротивления металлов от температуры в небольшом интервале температур можно приближенно выразить уравнением:
| R't = Rt [1+ a(t-t')], | (1) |
где R't - сопротивление металлического проводника при температуре t'°C;
Rt- сопротивление того же проводника при температуре t°C;
(t-t')- интервал изменения температуры;
a=(R't - Rt)/[Rt (t-t')] - температурный коэффициент сопротивления, который показывает относительное изменение сопротивления проводника при изменении температуры на один градус.
Зависимость между сопротивлением и температурой для ТС различных типов дается в справочных градуировочных таблицах.
Наиболее пригодны по своим физико-химическим свойствам для изготовления ТС платина и медь. Для платины a=3,9*10-3 °С-1, для меди a=4,28*10-3 °С-1
Чувствительные элементы ТС представляют собой тонкую медную или платиновую проволоку, намотанную бифилярно (сложенную вдвое) на слюдяной, фарфоровый или пластмассовый каркас. Для предохранения от внешних воздействий чувствительные элементы ТС заключают в металлическую трубку с литой головкой, в которой смонтированы выводы концов обмотки для их подключения к соединительным проводам.
|
|
|
Термопреобразователи сопротивления изготавливают следующих типов: медные (ТСМ) с пределами от -50 до 200°С; платиновые (ТСП) с пределами от -200 до 600°С. В последнее время начат выпуск ТС с унифицированным выходным сигналом 0-5мА, 4-20 мА: ТСМУ и ТСПУ.
 |
В качестве вторичных приборов в комплекте с ТС применяются мосты (обычно уравновешенные) и логометры. На рис.1 показана схема уравновешенного моста. Термопреобразователь сопротивления, величина электрического сопротивления Rt которого должна быть измерена, включается в одно из плеч моста через соединительные провода, имеющие сопротивления Rл. Другие плечи моста состоят из постоянных манганиновых резисторов R1 и R2 и переменного калиброванного резистора - реохорда Rp. К одной диагонали моста подключен источник питания, а к другой диагонали моста - нуль-прибор НП.
Рис.1. Схема уравновешенного моста
При равновесии моста выполняется равенство:
| R1(R t+2Rл) = R2*Rр, | (2) |
Откуда
| Rt = (R2/R1)Rp - 2Rл | (3) |
В этом случае разность потенциалов Ubd станет равной нулю, ток не будет протекать через НП и его стрелка установится на нулевой отметке.
С целью уменьшения погрешности прибора от изменения сопротивления медных соединительных проводов Rл при значительных отклонениях температуры окружающей среды от нормальной вводится третий соединительный провод (на рис.1 этот провод показан пунктиром). В этом случае вершина моста а переносится непосредственно к преобразователю в точку а'. При таком соединении сопротивление одного провода Rл прибавляется к плечу измерительного моста, включающему измерительный преобразователь, а сопротивление другого провода Rл прибавляется к соседнему плечу моста с постоянным сопротивлением R1.
В автоматических мостах (рис.2) уравновешивание измерительной схемы происходит автоматически. К одной из диагоналей моста вместо нуль-прибора подключается вход уравновешивающей системы, состоящей из усилителя 2 и электродвигателя 3. Электродвигатель через редуктор 4 связан с ползунком реохорда, указателем и пером.
|
|
|
Рис.2. Схема автоматического моста.
При изменении контролируемой температуры меняется сопротивление термопреобразователя Rt, что выводит из равновесия мост. Появляется напряжение рассогласования (разбаланса), которое усиливается усилителем и приводит во вращение двигатель. Вал двигателя связан с движком реохорда, который изменяет свое сопротивление при перемещении движка. Движок перемещается до положения, обеспечивающего уравновешивание мостовой схемы при новом значении сопротивления реохорда Rр. Таким образом, положение движка реохорда и связанных с ним указателя и пера прибора однозначно определяют величину сопротивления термопреобразователя и, следовательно, величину измеряемой температуры. Изображенный на рис.2 автоматический мост является одновременно и показывающим и регистрирующим прибором с записью кривой изменения параметра на диаграмме с помощью пера. Некоторые мосты снабжены дополнительными устройствами - задатчиком, сигнализатором и т.д.
|
|
|
