Принцип работы термоэлектрического термометра. Структурная схема, погрешности, методы устранения.

Термоэлектрические термо­метры в авиации используются в основном для измерения темпе­ратуры отдельных частей силовых установок и газовых потоков, выходящих из реактивного сопла двигателя.

Принцип действия термоэлектрического термометра основан на использовании термоэлектрического эффекта. Явление термоэлектричества заключается в возникновении термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) в спае двух проводни­ков из двух разнородных токопроводящих материалов при нали­чии разности температур места соединения проводников и их свободных концов.

Основными элементами электрической схемы термометра являются термопреобразователь, соединительные провода и измерительный при­бор. Термопреобразователь ТП1 представляет собой блок парал­лельно соединенных термопар. ТермоЭДС преобразователя изме­ряется магнитоэлектрическим милливольтметром. Зависимость угла a поворота стрелки показывающего прибо­ра от разности температур горячего и холодного спаев рассчиты­вается по формуле

где: к - постоянная гальванометра;

В - магнитная индукция;

с - жесткость противодействующей пружины;

R_t, R_СП - соответственно сопротивления термопары и соединительных проводов; R1 - подгоночное сопротивление соединительных про­водов; R2 - добавочное сопротивление измерителя, обеспечиваю­щее постоянство внутреннего сопротивления милли­вольтметра; R3 - сопротивление рамки; R4 - термокомпенсационное сопротивление, предназна­ченное для уменьшения погрешности прибора из-за изменения сопротивления рамки указателя; R _пp и R_б - соответственно электрические сопротивления про­тиводействующих пружин и биметаллического кор­ректора.

Указатель представляет собой магнитоэлектрический милливольтметр, магнитная система которого состоит из постоянного магнита, магнитопровода и сердечника. К магниту со стороны сердечника прикреплен полюсный наконечник в виде пластины из мягкого железа. Рамка перемещается в зазоре между полюсной пластиной и сердечником магнитопровода. В подвижную систему прибора вместе с рамкой входят противодействующая пружина, которая одновременно служит токопроводом. На оси подвижной системы закреплена стрелка указателя.

В конструкции прибора предусмотрен биметаллический корректор, который служит для компенсации погрешности термометра, возникающей из-за изменения температуры холодного спая. При изменении температуры биметаллическая спираль поворачивает подвижную систему и стрелку прибора на дополнительный угол. Для регулировки биметаллического компенсатора служит винт.

Таким образом, измеряя термоЭДС, развиваемую термопарой, можно определить температуру горячего спая. В этом и состоит принцип действия термоэлектрических термометров.

Электродвижущую силу, развиваемую термопарой,можно из­мерить с помощью гальванометра или компенсационным методом.

Погрешности термоэлектрических термометров: температурные методические, температурные инструментальные и ди­намические.

1. Температурные методические погрешности термометров возни­кают прежде всего из-за того, что температура термопреобразо­вателя не совпадает с температурой контролируемой среды. Сов­падение этих температур и, следовательно, уменьшение методической погрешности зависит от размеров, формы, материалов тер­мопреобразователя, от условий и способа передачи тепла, от сте­пени заторможенности газового потока.

Характер теплообмена между средой и ЧЭ влияет на динами­ческую погрешность, т. е. на запаздывание показаний термометра. Эта погрешность характеризуется постоянной времени t термо­метра и зависит от свойств прибора и скорости изменения изме­ряемой температуры. Для уменьшения ее в приемниках устанавливают бронзовые посеребренные пластины, в термомет­рах термопару крепят к медному кольцу, а в термопарах термоэлектрических приборов, измеряющих температуру выходя­щих газов, уменьшают объем камеры торможения. Применяемые меры достаточно эффективны, но позволяют снизить постоянную времени лишь до определенной величины. В термоэлектрических термометрах температурные методиче­ские погрешности возникают из-за изменения температуры холод­ного спая, возникновения паразитных термоЭДС, изменения сопротивления измерительной цепи, неполного торможения газового потока.

Для уменьшения влияния температуры холодного спая в тер­мометрах применяют биметаллические корректоры, в других термометрах - термопары градуировок НК-СА и НК-СК, генерирующие термоЭДС при температуре горячего спая более 100 - 300° С, в измерительной аппаратуре ИА устанавливают схемы компенсации.

2. Инструментальные погрешности в термометрах сопротивления и в термоэлектрических термометрах возникают из-за изменения сопротивления рамок измерительных механизмов показывающих приборов, а также из-за влияния внеш­них электрических и магнитных полей, трения и т. д.

Температурные инструментальные погрешности уменьшают путем включения термочувствительных резисторов с положитель­ным термокоэффициентом сопротивления (ТКС) в термометрах ТУЭ и ТНВ и с отрицательным ТКС в термометрах с полупровод­никовым термопреобразователем, а также в термометрах ТЦТ, ТВГ, ИТГ. Для уменьшения погрешностей от влияния внешних полей в указателях термометров сопротивления применяют экран из пермаллоя.