Компенсационный метод измерения ТермоЭДС

 

основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой ЭДС напряжением, значение которого может быть определено.

Источник ТермоЭДС (Е _t) подключен к делителю напряжения R_р (компен­сационному резистору), питаемому от источника напряжения Е, т.о. что падение напряжения на делителе U _ab включено на встречу Е _t. Перемещая движок реохорда до достижения условия: U _ab = Е _t. В этом случае значение тока в цепи термопары I = 0, о чём свидетельствует показание нулевого прибора НП (гальванометр).

Рис. 5 - Схема компенсационного измерения термо ЭДС

 

Далее несложно определить значение термо ЭДС:

Е (t; t _о) = ∆ U _ab = I ∙ R _ab

 

Для измерения ЭДС необходимо поддерживать постоянным значение силы тока I либо сопротивления R _ab.

Для настройки рабочего тока в цепи предварительно необходимо нулевой прибор НП включить в цепь нормального элемента НЭ.

Компенсационный метод измерения ТЭДС положен в основу принципа действия прибора – потенциометра с постоянной силой рабочего тока.

 

Потенциометр с постоянной силой рабочего тока

Для установления рабочего тока П устанавливают в положение К. И изменяют значение R _I пока падение напряжения на R _к не будет равно ЭДС Е _нэ (нормального элемента):

Е нэ = I ∙ R к Þ I р =	Е нэ	mА,
R к

где Е _нэ = 1,0186 В

R _к = 509,3 Ом

 

 

Рис. 6 – Принципиальная схема неавтоматического потенциометра с постоянной силой рабочего тока

 

Затем переключатель П устанавливают в положение И:

Е (t; t _о) = I ∙ m ∙ R _р; m = .

где R _р’ – часть сопротивления R _р, находящаяся левее движка с.

 

R _р– регулируемый резистор; ИП – источник питания; R_p – реохорд, вдоль которого перемещается скользящий контакт – движок с; R _к– контрольный резистор, предназначенный для установки рабочего тока I; П – переключатель: К – контроль, И – измерение.

 

Термометры сопротивления

 

Действие термометров сопротивления основано на свойстве веще­ства изменять свое электрическое сопротивление с изменением тем­пературы.

Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления с температурой, называют температурным коэффициентом электрического сопротивления a.

a _Me = 0,0035¸0,0065 1/К

a _пп = 0,01¸0,15 1/К

Чувствительный элемен­т (ЧЭ) термометра сопротивления из чистых металлов – это обмотка из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала.

Эксплуатационные требования те же, что и у термопар.

Диапазон измеряемых температур у металлических ТС: от –260 до 750°С. В отдельных случаях до 1000°С.

Основные металлы: Cu, Pt, Ni.

Диапазон температуры полупроводниковыхТС: t = 1,3 ¸ 400 К.

В практике технологического контроля они по сравнению с металлическими находят меньшее применение, так как требуют индивидуальной градуировки.

Материал: Германий, Индий, Графит.

Чувствительные элементы терморезисторов также изготовляют из сме­сей окислов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и других металлов. Смеси двух-трех окислов со связывающими добавками измельчают, спекают и обжигают, придавая им форму небольших цилиндриков, шайбочек или комочков-бусинок. В торцы чувстви­тельных элементов вжигают контакты.

Уравновешенные мосты

 

используют равновесный режим работы (а) моста. При помощи уравновешенных мостов измеряют сопротивления: 0,5 ¸ 10⁷ Ом.

Ели потенциалы вершин моста, к которым подключена измерительная диагональ, не равны вследствие изменения сопротивления, то в измерительной диагонали течет ток (напряжение небаланса), который поступает на вход электро–усилителя, выходной сигнал которого заставляет вращаться реверсивный двигатель, который кине­матически связан с движком реохорда и кареткой, перемещает их до равновесного состояния.

Применяются для измерения, записи и сигнализации или регулирования температуры.

Бывают показывающие, показывающие и самопишущие с записью на дисковой и ленточной диаграмме, изго­товляются как одноточечные, так и многоточечные (3, 6, 12 точек). Выпускаются с градуировкой шкалы в °С. Класс точности: k = 0,25; 0,5; 1,0; 1,5.

Автоматические уравновешенные мосты по конструктивному их оформлению подразделяются: показывающие типа КПМ1 и КВМ1; показывающие и самопишущие с ленточной диаграммой типа КСМ1, КСМ2 и КСМ4; показывающие и самопишущие с дисковой диаграммой типа КСМ3.

Разделяются на миниатюрные (КПМ1, КСМ1), малогабарит­ные (КВМ1, КСМ2, КСМ3) и нормальногабаритные (КСМ4).

 

Неуравновешенные мосты.

 

Используются в газоанализаторах и концентратомерах.

Преимущества:

1. Простота схемы (не требуется уравновешивания моста);

2. Измеряют малые сопротивления.

 

Рис. 8 – Схема неуравновешенного моста

Недостатки:

1. Нелинейность шкалы;

2. Зависимость показаний от изменения напряжения питания.

 

R ₁, R ₂, R ₃ = R – постоянные резисторы плеч моста; R _t – сопротивление термометра; mV – милливольтметр с внутрен­ним сопротивлением R _м; R _I – регулировочный резистор.

 

I м = U cd×	R 1× R 3 - R 2× R t
Д

 

где Д= R _м×(R ₁+ R _t)×(R ₂+ R ₃)+ R ₂× R ₃×(R ₁+ R _t)+ R ₁× R _t×(R ₂+ R ₃)