Поверка термоэлектрических преобразователей

 

Задание

1. Изучить назначение, принцип действия, устройство и основные технические данные термоэлектрических преобразователей (ТП).

2. Ознакомится с установкой для поверки ТП.

3. Научится правильно пользоваться переносным потенциометром.

4. Произвести поверку одного из ТП (по указанию преподавателя).

5. Составить отчёт по поверке.

6. Дать обоснованное заключение о пригодности поверяемого ТП.

 

Описание установки

Поверка ТП производится при помощи эталонного калибратора температуры КТ–500 (рис. 1). Калибраторы температуры типа КТ–500 предназначены для высокоточного воспроизведения температуры в диапазоне от 50 до 500^оС и используются для поверки и калибровки ТП по ГОСТ 8.338–2002.

В отверстиях цельнометаллического термостатирующего блока калибратора размещаются поверяемые ТП. Температура термостатирования устанавливается с помощью клавиатуры на панели управления.

На вертикальной части передней панели расположены два переключателя: «Сеть» и Блокировка». Двухпозиционный переключатель «Блокировка» служит для включения системы блокировки цепей питания нагревателей, предназначенной для отключения питания в аварийной ситуации.

Термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) измеряется прибором универсальным измерительным типа Р4833 (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Принципиальная схема поверки ТП: 1 – поверяемый ТП, 2 – универсальный измерительный прибор типа Р4833, 3 – удлиняющие провода

 

Температуру свободных концов t _с.к.ТП рекомендуется поддерживать 0^oC. Допускается поверка ТП при температуре свободных концов, не равной 0^оС. В данной схеме свободные концы ТП расположены непосредственно на зажимах измерительного прибора типа Р4833.

При поверке выполняют требования техники безопасности, изложенные в документации на применяемые средства поверки и оборудование.

 

Методика и порядок проведения поверки

В условиях учебной лаборатории поверка ТП включает внешний осмотр, определение соответствия статической характеристики преобразователя стандартной (НСХ).

При проведении поверки соблюдают следующие условия:

температура окружающего воздуха, ^оС – (20 ± 5);

относительная влажность окружающего воздуха, % – 30…80;

атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) – 84,0…106,7 (630…800);

напряжение питания, В – 220±4,4;

частота питающей сети, Гц – (50±0,5).

Для поверки постоянства номинальной статической характеристики преобразования (НСХ) ТП измеряют ТЭДС чувствительных элементов ТП при нескольких значениях температур внутри рабочего диапазона измерений. По результатам измерений определяют отклонение значений от НСХ.

 

Внешний осмотр

 

Внешний осмотр выполняется для обнаружения неисправностей защитной арматуры, головки, зажимов и чувствительного элемента ТП. На основании внешнего осмотра устанавливают возможности дальнейшей эксплуатации прибора, определяют характеристики, указанные на головке ТП (рис. 7).

 

Рис. 7. Конструкция термоэлектрического преобразователя общепромышленного назначения: 1 – электроды; 2 – рабочий спай; 3 – трубка; 4 – защитная арматура; 5 – керамический наконечник; 6 – заливка; 7 – головка; 8 – сборка; 9 – зажимы; 10 – удлиняющие провода; 11 – герметизированный ввод; 12 – элементы крепления ТП.

При внешнем осмотре поверяемых ТП типов ТХК (L), ТХК (Е), ТХА (К), ТЖК (J) неразборной конструкции должно быть установлено соответствие следующим требованиям:

– защитная арматура ТП не должна иметь повреждений поверхности, должны отсутствовать нарушения крепления арматуры и головки, целостности головки, должно быть соблюдено соответствие подключения термоэлектродов маркировке;

– на каждом поверяемом ТП должно быть проверено наличие маркировки с указанием номера ТП, типа НСХ, года выпуска, рабочего диапазона измерений и класса допуска.

В соответствии с ГОСТ Р 8.585–2001 в табл. 1, 6 приложения В приведены пределы применения для различных ТП и химический состав термоэлектродных материалов.

Результаты внешнего осмотра записывают в протоколе поверки (форма 1).

 

Поверка постоянства номинальной статической характеристики преобразования (НСХ)

Статические характеристики чувствительных элементов (ЧЭ) поверяемых ТП должны соответствовать НСХ соответствующего типа в пределах допускаемых отклонений ТЭДС. При проверке этого требования определяют ТЭДС ЧЭ ТП при двух значениях температур t ₁ и t ₂ его рабочего конца и температуре свободных концов, равной 0 ^оС. Полученные результаты измерений сравнивают с данными НСХ соответствующего типа ТП при тех же значениях температуры.

После проведения внешнего осмотра подключают КТ–500 к сети. При этом начинает работать вентилятор обдува блока. Устанавливают переключатель «Блокировка» в положение «Вкл» и включают тумблер «Сеть». Цифровой индикатор высвечивает служебную информацию «[с] ' 2001», а затем переходит в рабочий режим, показывая на табло комнатную температуру, а если при поверке ТП свободные концы не термостатировались, то и температуру свободных концов t_{0 .}

Температуру свободных концов можно измерить лабораторным стеклянным термометром с погрешностью не более 0,1^oC.

Заданный температурный режим устанавливают с помощью клавиатуры на панели управления. Для изменения температуры имеются пять кнопок: ◄╝ вход (выход) в режим редактирования температуры, кнопки ►,◄ передвижения по разрядам и кнопки ▼,▲ изменения цифры соответствующего разряда. После выхода из режима редактирования индикатор 5 – 7 секунд погашен. В целях безопасности предусмотрено сбрасывание нагрева во время редактирования.

Затем переключатель «Блокировка» переводят в положение «Выкл». При этом включается нагрев, за изменением температуры наблюдают по цифровому табло.

По истечении времени выхода КТ–500 на рабочий режим, когда на цифровом табло калибратора в нижней строке появляется отсчет времени, включают переключатель «Блокировка», снимают показания с индикатора КТ–500 и измеряют ТЭДС ТП универсальным измерительным прибором типа Р4833.

Для подготовки к работе универсального измерительного прибора типа Р4833 (рис. 8) нажать кнопки «П», «Г», «БП», «НЭ», «Δ1». Произвести установку рабочего тока первого контура потенциометра, для чего установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек РАБОЧИЙ ТОК «1Ñ» и «1ÑÑ», вначале при нажатой кнопке «Ñ» (грубо), а затем при нажатой кнопке «ÑÑ» (точно). Нажать кнопку «Δ2». Произвести установку рабочего тока второго контура потенциометра, для чего установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек РАБОЧИЙ ТОК «2Ñ» и «2ÑÑ» вначале при нажатой кнопке «Ñ», а затем при нажатой кнопке «ÑÑ».

 

 

Рис. 8. Общий вид панели универсального измерительного прибора типа Р4833

 

Для измерения ТЭДС нажать кнопку «Z» (рис. 8), установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек декадных переключателей «х 10 Ω(mV)», «х 1 Ω(mV)», «х 0,1 Ω(mV)», «х 0,01 Ω(mV)» вначале при нажатой кнопке «Ñ», а затем при нажатой кнопке «ÑÑ». Значение измеренного напряжения в милливольтах будет равно сумме показаний декад, полученных при точных измерениях. Результаты наблюдений записывают в протокол поверки (форма 1).

Число отсчетов поверяемого ТП при заданной температуре должно быть не менее 4-х, их выполняют поочерёдно через равные и возможно минимальные промежутки времени. Отсчеты ТЭДС поверяемых ТП проводят до 10^-2 мВ.

По показаниям калибратора или ртутного стеклянного термометра определяют и вносят в протокол поверки с округлением до 1 ^оС значение температуры свободных концов t ₀ поверяемого ТП.

При поверке ТП их ТЭДС должна быть определена не менее чем при двух значениях температуры.

При переходе на новую температуру отключают блокировку. С помощью кнопок управления устанавливают заданный температурный режим. Когда в нижней строке табло появится отсчет времени, включают переключатель «Блокировка», снимают показания с индикатора КТ–500 и измеряют ТЭДС при новом значении температуры. Результаты измерений записывают в протокол поверки (форма 1).

По окончании работы после охлаждения термостатирующего блока до температуры 200 ^оС выключают калибратор переключателем «Сеть» и отсоединяют КТ–500 от сети.

 

Обработка и оформление результатов поверки

 

По полученным результатам отсчетов значений ТЭДС определяют средние арифметические величины ТЭДС поверяемого ТП.

Среднеарифметические значения ТЭДС поверяемого ТП Е (t, t ₀)приводят к значениям ТЭДС ТП Е (t, 0) при температуре свободных концов, равной 0 ^оС, внося поправку Е (t ₀, 0)на температуру свободных концов:

Е (t, 0) = Е (t,t ₀) + Е (t ₀, 0),

Поправку определяют по НСХ для ТП (табл. 2 – 4 приложения В).Значение поправки имеет знак «плюс» и равно табличному значению ТЭДС ТП при такой температуре t ₀, какую при поверке имели свободные концы.

Приведенные значения ТЭДС Е (t, 0) вносят в протокол поверки.

По НСХ поверяемого ТП (табл. 2 – 4 приложения В) находят нормированное значение ТЭДС Е _НСХ(t, 0) для каждого значения температуры t.

Для поверяемого ТП определяют разность между приведенным, Е (t, 0)и нормированным значением Е _НСХ(t, 0)ТЭДС для каждой температуры, Δ Е:

 

Δ Е = E (t, 0)– Е _НСХ(t, 0).

 

Разность указанных значений для ТП соответствующего типа, Δ Е, не должна превышать предела допускаемого отклонения от НСХ (таблица 6 приложения В). ТП, не удовлетворяющие этому требованию хотя бы при одном из заданных значений температуры, должны быть переведены в более низкий класс точности или забракованы.

По экспериментальным данным строят график зависимости ТЭДС от температуры.

В отчёт необходимо включить:

а) краткое описание работы;

б) принципиальную схему установки для поверки ТП;

в) протокол поверки и график зависимости ТЭДС от температуры;

г) заключение о пригодности ТП.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие физические явления положены в основу работы ТП?

2. Укажите максимальные значения ТЭДС различных ТП и температурные пределы их применения.

3. Из каких материалов изготавливают удлиняющие термоэлектродные провода и каково их назначение?

4. Почему при измерении температуры ТП температура свободного спая должна быть постоянной?

5. Как производится автоматическое введение поправки на температуру свободного спая?

6. Из чего складывается общее сопротивление цепи ТП и почему оно должно быть постоянным, если в качестве вторичного прибора применяется милливольтметр?

7. Какие типы стандартных ТП вам известны?

8. Как устроены ТП?

 

Форма 1

 

Протокол

поверки ТП типа______________, НСХ____________, №_____________.

Поверка производилась по средствам поверки:

Калибратору температура типа____________________, № ______________,

потенциометру типа__________, класса______________, N______________

Замечания по внешнему осмотру __________________________________

 

Результаты поверки

 

№ отсчета						Среднее значение
Температура t 1, ^оС
Значение ТЭДС, Е (t 1, t 0), мВ
Температура t 2, ^оС
Значение ТЭДС, Е (t 2, t 0), мВ
Температура свободных концов, t 0, ^оС
Поправка на температуру свободных концов Е (t 0,0), мВ
Приведенное значение ТЭДС Е (t 1,0), мВ
Нормированное значение ТЭДС Е НСХ(t 1,0), мВ
Погрешность, Δ E 1, мВ
Приведенное значение ТЭДС Е (t 2,0), мВ
Нормированное значение ТЭДС Е НСХ(t 2,0), мВ
Погрешность, Δ E 2, мВ
Допускаемая погрешность Δ E, мВ

 

 

Лабораторная работа №9