Измерительные устройства термометров сопротивления

Сопротивление датчика термометра сопротивления может быть замерено с помощью различных методов. На практике обычно используют мостовые схемы с автоматическим уравновешиванием. Это обусловлено не только высокой точностью, но и возможностью записи на бумаге самописцем.

Основой прибора является уравновешенный мост, плечи которого включены в датчик R₁, постоянный резистор R₂, реаход R₃. Мост питается постоянным напряжением, подаваемым в диагональ cb, сигнал разбаланса снимается с cd и передается на вход модулятора.

Модулятор состоит из трансформатора и вибропреобразователя (реле К) – преобразует постоянный ток в переменный. U_ВХОД – напряжение на диагонали cb. Напряжение разбаланса пропорционально переменной составляющей (U_ВЫХ).

Фаза выходного сигнала по отношению к опорной синусоиде может составлять либо о, либо 180°, в зависимости от знака разбаланса. Выходной сигал модулятора усиливается по напряжению и по мощности посредством усилителя и подается на обмотку управления двухфазного асинхронного серводвигателя. Обмотка возбуждения данного двигателя постоянно включена в сеть через конденсатор (чтобы сдвинуть на 90° фазу на обмотке возбуждения по отношению к фазе сетевого напряжения).

При таком включении скорость вращения серводвигателя определяется напряжением разбаланса моста, а направление этого вращения – знаком разбаланса моста. Обмотки двигателя фазируются таким образом, чтобы он передвигал движок реахода при напряжении разбаланса меньше 0 вверх, больше 0 – вниз.

Рассмотрим работу моста в автоматическом режиме. Пусть в исходном положении мост стабилизирован, напряжение разбаланса равно нулю, двигатель неподвижен. В результате изменения температуры увеличилось напряжение на терморезисторе, потенциал точки d увеличился, напряжение разбаланса ad стало отрицательным, двигатель начал передвигать движок реахода вверх, потенциал другой точки начал увеличиваться, вращение двигателя идет до тех пор, пока усиленное напряжение разбаланса достаточно для того, чтобы преодолеть момент сопротивления на валу двигателя. Так как общее усиление системы выбирается достаточно высоким, остаточное напряжение разбаланса, при котором двигатель останавливается, может быть достаточно мало. Таким образом точность балансировки может быть высокой.

Автоматические мосты в общепромышленном исполнении обеспечивают точность измерения t° ± 0,5°. Они являются не только показывающими приборами, они обычно снабжаются устройствами, позволяющими использовать из для автоматического регулирования температуры.

Термоэлектрические пирометры (ТП)

В них используется зависимость от температуры величины термоЭДС, возникающей в месте спая двух разнородных металлов. Комплект одного электрического пирометра включает в себя чувствительный элемент (термопару), измерительное устройство, реагирующее на напряжение термопары, соединительные провода.

Термопара состоит из двух разнородных термоэлектродов, спаянных в точке 1. Данный спай называется концом термопары. Он помещается в ту точку, температуру в которой надо измерить. Точки 2,3 называются холодным или свободным концом. Температура в них одинаковая (Т°). ЭДС, вырабатываемая термопарой, не зависит от геометрических размеров и формы электродов, а также от материала соединительных проводов. ЭДС вырабатываемая термопарой, зависит только от температуры горячего и холодного конца и материала, из которого сделана термопара.

E = f(T, T₀);

E = e(T) – e(T₀);

e(T) – термоЭДС, вырабатываемая рабочим спаем при температуре Т горячего конца. e(T₀) – термоЭДС, вырабатываемая рабочим спаем при температуре Т₀ холодного конца.

Зависимость ЭДС термопары от Т, снятая при температуре свободного конца 0° называется градуировочной кривой. Данная кривая нелинейна, имеет вид

Для термопар различных типов градуировочные кривые стандартизированы. Так как в реальных условиях температура рабочего конца редко бывает равна нулю, поэтому процесс измерения температуры посредством термоэлектрического пирометра требует введения поправки на температуру свободных концов. Для термоэлектродов термопар был разработан ряд материалов. Данные материалы должны отвечать следующим условиям:

1) Иметь высокую термоЭДС и, по возможности, линейную градуировочную кривую.

2) Должны обладать устойчивостью химических и физических свойств в условиях нагрева.

3) Должны обладать высокой электропроводностью. Выполнение данного требования позволяет сократить погрешность измерения, вызванную падением напряжения на изменяющемся внутреннем сопротивлении термопары.

4) Должны обладать малым ТКС.

5) Должны воспроизводиться в больших количествах с неизменными физическими свойствами.

Наименование	Материал	tраб, °C	T°C, крит. доп.
+ -	Платинородий Платина	Pt + Rh Pt
+ -	Платинородий Платинородий	Pt + 30% Rh Pt + 6% Rh	200 – 1600
+ -	Хромель Алюмель	Ni + Cr Ni + Al
+ -	Хромель Копель	Ni + Cr Ni + Cu
+ -	Сплав никель-кобальт Сплав кремний-алюминий	Ni + Co Si + Al	300 - 1000	-

Термопары платиновой группы наиболее дорогие. Их используют при t°>1000 °C. Наиболее чувствительная – хромель-копель. Термопара платинородий-платинородий и сплав никель-кобальт - сплав кремний-алюминий при t° до 100 °С имеют термоЭДС=0, Þ, при работе с ними не требуется вводить поправку на температуру свободных концов.

Дата добавления: 2014-01-15