Електричні термометри опору

В термометрах опору (ТС) покладений принцип дії, який оснований на використанні залежності електричного опору речовин від температури. Вихідними параметрами приладу є електрична величина, яка може бути виміряна з високою точністю (до 0,02°С).

В якості матеріалів чуттєвих елементів ТС використовують чисті метали: платину, мідь, нікель, залізо і напівпровідники (температурний інтервал платини -260...750°С; для міді -50... 180°С).

Чуттєвий елемент ТС виконаний з металевого тонкого дроту з безіндукційної (біфілярної) каркасним або без каркасним намотуванням (платинові ТС виготовляються з дроту діаметром 0,03... 0,1 мм; мідні – 0,05... 0,1 мм). чуттєвий елемент поміщують в захисний механічний чохол (частіше з латуні).

Вимірювання опору ТС здійснюється автоматично урівноваженими мостами і магнітоелектричним логометрами. Клас точності 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; шкала градується в градусах Цельсія.

Використання ТС для вимірювання температури повітря, газоподібного і рідкого палива, охолодженої води, пари тощо.

2.5.2. Термоелектричні термометри пари і прилади для них

Сутність термоелектричного метода заключається в виникненні електрорушівної сили (е.р.с) у провіднику кінці якого мають різну температуру. В залежності від величини переходу температур і природи провідника (склад, фізичний стан) величина е.р.с. коливається в значних межах. Для того, щоб виміряти виникаючу е.р.с., її зрівнюють з е.р.с. іншого провідника, який утворює першим термоелектричну пару АБ, в ланцюгу якої потече струм.

Рис. 2.8 Схема підключення вимірювального приладу

а – до вільних кінців термопари; б – в розрив термоелектрода

Термо е.р.с. термопари залежить тільки від температур t₁ і t₂ і не залежить від розмірів термоелектронів (довжини, діаметра) величини теплопровідності і питомого опору.

При відсутності перепаду температур, тобто при t₁ = t₂ т.е.р.с. кожного провідника дорівнює 0. Через це включення в ланцюг третього провідника С, який має однакову температуру кінців, в один з шарів (див. рис. 2.8) або в розрив одного термоелектрона (див. рис.5.1, б) не змінюється т.е.р.с. термопари, так як особиста е.д.с. провідника дорівнює 0.

Для отримання залежності т.е.р.с. тільки від однієї температури t₂ необхідно температуру t₁ підтримувати на постійному рівні, звично при 0 або 20°С. Спай, поміщений у вимірювальне середовище, називають гарячим спаєм або робочим кінцем термопари, а спай температуру якого підтримують постійною – холодним або вільним кінцем.

Для вимірюванням виникаючої т.е.р.с., в контур термопари в холодному середовищі або в розрив одного з термоелектронів за допомогою дротів с включають вимірювальний пристрій ИП.

В першому випадку (б) в схемі три шари: гарячий 1 і два холодних 2 і 3, які повинні знаходиться при постійній температурі. В другому (а) - мається чотири спаї: гарячий 1, холодний 2 і нейтральні 3 і 4, причому температура останніх t₃ повинна бути однаковою.

Для збільшення чуттєвості термоелектричного метода вимірювання температури в ряді випадків застосовують термобатарею: декілька послідовно включених термопар.

Для контролю різності температур двох об’єктів або різних точок об’єкту використовується диференційна термопара, у якої однойменні електроди А включені назустріч один одному, а до других В підключений ИП. Робочі спаї мають різні температури, а вільні кінці – однакову.

ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ТЕРМОМЕТР (ТТ) – це вимірювальний перетворювач, чуттєвий елемент якого (термопара) розташований в спеціальній захисній арматурі.

Захисний чохол виконується з вуглеводистої або нержавіючої сталі (до 1000º) і керамічних матеріалів (фарфору, алунда і ін.) при робочих температурах вище 1000ºС.

Термоелектрони, в якості яких використовується дріт різного діаметру з різних металів і їх сплавів, по всій довжині ізолюються один від одного. Спай на робочому кінці утворюється зварюванням (пайкою), а для вольфрам-ренійових і вольфрам-молібденових термопар – скручуванням.

Для науково-технічних вимірювань використовують ТТ зі стандартним градируванням: платінородій-платиновиї (ТПП), платинородій-платинородійові (ТПР), хромель-алюмельові (ТХА), хромель-капельові (ТХК), вольфрам реній-вольфрамренійові (ТВР). В ряді випадків використовують ТТ з нестандартним градуюванням: мідь-константові, вольфрам-молібденові (ТВМ) і ін.

При низьких температурах (до 600ºС) перевагу віддають ТТ типа ТХК; в інтервалі 600... 1000ºС – ТХА, в інтервалі 2000... 2500ºС (в вакуумі і нейтральних середовищах) – ТВР.

При змінах температури ТТ необхідно пам’ятати, що т.е.р.с. залежить від перепаду температур між робочим спаєм і вільного кінцями, які знаходяться на відстані не більш 2... 3 м один від одного.

Таким чином. температура вільних кінців може змінюватися в межах 10... 80ºС у випадках добових і сезонних коливань температури навколишнього середовища, а також теплових процесів, які проходять в безпосередній близькості.

Підвищення температур вільних кінців ТТ приводить до зменшення перепаду температур, зниженню т.е.р.с. термопари і виникненню погрішності, яку необхідно виключити введенням відповідної поправки.

Для виключення змін температури вільних кінців ТТ необхідна евакуація вільних кінців з зони безпосередньої зміни за допомогою компенсаційних дротів, а також стабілізація вільних кінців за допомогою термостатів.

ТТ використовуються для заміру температур в інтервалі і вище –200... + 2500ºС. Вони мають високу точність, надійність, можливість використання в системах автоматичного контролю і регулювання параметрів технологічного процесу.

Вимірювальні прибори для ТТ. Вимірювання т.е.р.с. ТТ відбувається двома методами: прямим і компенсаційним. Перший реалізує мілівольти, а другий – потенціометри.

Мілівольтметри, принцип роботи яких заключається в використанні взаємодії магнітного поля нерухомого магніту і постійного струму, який протікає через обмотку рухомої рамки, випускаються показуючи, само пишучі і регіструючі. Шкала градується або в градусах Цельсія, або в мілівольтах (або з подвійним градуюванням).

Для виключення впливу відхилення температури t₀ вільних кінців використаються коробки КТ для автоматичної компенсації т.е.р.с. ТТ (див. рис. 2.9).

У схемі опору R₁, R₂, R₃, R₄, які утворюють рівно плечовий міст, мають таку ж температуру t₀, яку мають вільні кінці.

Рис. 2.9. Принципова схема вимірювання т.е.р.с. з коробкою КТ для

автоматичної компенсації температури вільних кінців ТТ.

Опір R₁, R₂ і R₄, виконані з манганіту, R₃ – з міді. До вершини діагоналі подається постійна напруга від стабілізованого джерела живлення (на схемі не вказано).

Опори підібрані так, що при t₀ = 0ºС напруга на вершинах С і d дорівнює нулю, тобто на мілівольтметр поступає сигнал Т відповідний стандартному градируванню. При збільшенні температури t₀ (t´₀ > t₀) зростає опір R₃, що приводить до порушення рівноваги моста і появі в точках С і d напруги, компенсуючої зменшення т.е.р.с. термопара.

ПОТЕНЦІОМЕТРИ, в яких для виміру т.е.р.с. використовується компенсаційний метод, оснований на урівноваженні невідомого сигналу ТТ відомою напругою, дозволяють виміряти температуру більш точно, так як в момент виміру сила струму в ланцюгу ТТ рівна нулю. Тому виключається погрішність, зв’язана з впливом температури навколишнього середовища на опір зовнішньої цепі. Компенсація сигналу т.е.р.с. може проводитися вручну або автоматично.

Сигнал ТТ Е(t₂, t₀) (при використанні схеми автоматичної компенсації) зрівнюються з компенсуючою напругою U_к, яке знімається з діагоналі неврівноваженого вимірювального моста ИМ (рис. 2.10). Мостова вимірювальна схема є більш досконалою і дозволяє безперервно вводити корекцію на зміну температури вільних кінців ТТ.

Якщо Е (t₂, t₀) U_к, то на вхід віброперетворювання ВП подається сигнал дисбалансу ΔU. Виникає перетворювання напруги постійного току в електричний сигнал змінного току, який посилюючись в посилювачі подається на реверсивний двигун РД. Останній розміщують одночасно движок реохорда R_р і стрілку відносно шкали прибору. Зміна положення движка R_р приводить до такої зміни U_к, яка веде за собою урівноваження вимірювальній т.е.р.с. компенсуючою напругою. При цьому ΔU = 0 і двигун зупиняється. таким чином, різні зміни т.е.р.с. приводить до переміщення РД, тобто прибор безперервно автоматично компенсує зміни сигналу відомими напругою.

Рис. 2.10. Принципова схема автоматичного потенціометра

Автоматичні потенціометри випускаються різноманітних модифікацій: показуючи, самопишучі; одно – і багатоточечні (2; 3; 6; 12 каналів); регулюючі, з вихідним пристроями дистанційної передачі показань і др.

Клас точності 0,25; 0,5 і 1,0. Градуіровка в градусах Цельсія і (або) в мікровольтах з одночасовою вказівкою типу ТТ.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 130; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!