6.8. Средства измерений, работающие в комплекте с термопреобразователями сопротивления

В практике технологических измерений температуры с использованием термопреобразователей сопротивления широкое применение нашли мосты (уравновешенные и неуравновешенные), логометры и нормирующие преобразователи.

Для точных измерений температуры и метрологической аттестации термопреобразователей сопротивления, проводимых обычно в лабораторных условиях, получили применение потенциометры постоянного тока.

Уравновешенные мосты подразделяют на неавтоматические и автоматические. В них используется нулевой метод измерения. С помощью неавтоматических мостов, используемых в лабораторных условиях, измеряют сопротивление от 0,5 до 10⁷ Ом, в частности производят градуировку термопреобразователей сопротивления и измеряют температуру.

Схема уравновешенного моста показана на рис. 6.18. Диагональ питания моста ab содержит источник тока, а диагональ измерения dc нуль-индикатор, в частности нуль-гальванометр. Между точками подключения разноименных диагоналей располагаются плечи моста, состоящие в данном случае из постоянных резисторов Ri и R₂ и регулируемого Rz, а плечо cb содержит измеряемое сопротивление R_t и два соединительных провода каждый сопротивлением R_BH. Если мост уравновешен, то ток /_ни в диагонали cd равен нулю, а токи в соответствующих плечах равны, т. е. h=h и /i=/<, и как следствие, имеем —I₂R2 = hRi и /з#з—

= It(Rt + 2R_BH). Разделив два последних равенства друг на друга, с учетом равенства соответствующих токов имеем

Рис. 6.18. Схема уравновешенного моста

Рис. 6.19. Трехпроводная схема соединения термопреобразователя сопротивления с мостом

Если сделать мост симметричным (Ri = R2), то будем иметь Rt = Rs, т. е. результат измерения Rt в этом случае не зависит от сопротивления соединительных проводов R_BH.

Недостатком уравновешенных мостов, собранных по указанным схемам (рис. 6.18 и 6.19), является неопределенность в измерении, которую вносит переходное сопротивление контакта в регулируемом плече #з- Для устранения этого недостатка подвижный контакт располагают в измерительной диагонали, при этом регулируемое сопротивление оказывается размещенным в двух плечах. Таким образом, при уравновешивании моста путем перемещения контакта изменяется сопротивление сразу обоих плеч, а переходное сопротивление контакта, располагаемое теперь в измерительной диагонали, из-за отсутствия тока в момент уравновешивания не сказывается на результате измерения.

Полученное выражение, выведенное из условия /_ни = 0, предопределяет условие равновесия моста: чтобы мост находился в равновесии, необходимо соблюсти равенство произведений сопротивлений противоположных его плеч. Это достигается путем регулирования сопротивления резистора i?₃ До тех пор, пока нуль-индикатор не покажет нуль.

Таким образом, при равновесии моста имеет место равенство

Из (6.50) следует, что неизвестное сопротивление Rt может быть определено по значению Rz при постоянном отношении плеч R\/R2, а также при неизменном значении R_BH. В то же время R_BH изменяется с изменением температуры окружающей среды, что приводит к искажению результата измерения ^ и в тем большей степени, чем меньше значение Rt. Указанный недостаток может быть устранен путем трехпроводного соединения термопреобразователя сопротивления с мостом (рис. 6.19). При таком соединении питающая диагональ моста доводится (точка Ь) до термопреобразователя сопротивления. В результате этого соединительные провода оказываются разнесенными к двум плечам моста: одно из сопротивлений R_BH — в плече вместе с сопротивлением Rz, а другое R_Bn — в смежном плече вместе с Rt.

Тогда условие равновесия моста:

Достоинством уравновешенных мостов является независимость их от напряжения питания, минимально допустимое значение которого определяется чувствительностью нуль-индикатора.

Автоматический уравновешенный мост, собранный по схеме с переменным сопротивлением плеч и трехпроводным соединением термопреобразователя сопротивления с мостом, показан на рис. 6.20. Переменное сопротивление здесь содержит три параллельно

Шкала