№1 Термоперетворювачі опору.

1.Принцип дії, призначення і основні властивості термоперетворювачів опору.

Крім термоелектричних термоперетворювачів для вимірювання температури використовують термоперетворювачі опору.

Вони працюють з такими вторинними приладами:1)з автоматичними вимірювальними мостами. 2)з магнітоелектричними логометрами.

Принцип дії їх оснований на зміні електричного опору металевих провідників в залежності від температури. Знаючи залежність опору провідника від температури і визначивши цей опір за допомогою електро вимірювального приладу можна дізнатися про температуру провідника і відповідно про температуру вимірювального середовища.

Гранична межа термоперетворювача опору зумовлена стійкістю їх при нагріванні і дорівнює 650°С.

Метали,які використовують для виготовлення обмотки термоперетворювачів опору повинні мати такі властивості:

1. стійкість при нагріванні.2. стійкість проти корозії. 3.високий і при можливості постійний температурний коефіцієнт електричного опору. 4.висока чутливість і лінійна зміна опору провідника від температури. 5.високий питомий опір. 6.висока степінь частоти металу.

Всім цим властивостям найкраще відповідає платина і мідь. Опір термоперетворювачів вибирають в межах від 10 до 100 Ом при температурі 0°С.Вимірювальний струм в обмотках термоперетворювачів пору переважно дорівнюють від 6 до 8мА.Виготовляють з двох типів термоперетворювачів опору:1)платиновий тип ТСП 2)мідні ТСМ.

В залежності від частоти платини та міді термоперетворювачі опору діляться на 3 групи:

ТСП-класу I,к-II ТСМ-класу-II,класу-III.

Допустиме відхилення температури позначається Δt від градуювального значення при вимірюванні й температурі t визначається за формулами: ТСП-Δt к-I=±(0,15+3*10¯ ³t )Δt к-II=± (0,3+4,5*10¯ ³t) ТСМ- Δt к-II =±(0,3+3,5*10¯ ³t); Δt к-III=±(0,3+6*10¯ ³t);

Інерційність термоперетворювачів

Є три типи термоперетворювачів в залежності від швидкості сприйняття,зміни температури середовища:1.малоінерційні ( до 9сек) 2.середньоінерційні(до 1хв 20сек) 3.значноінерційні(до 4хв)

Переваги: 1.висока точність вимірювання. 2.можливість одержання приладів без 0 шкалою.

3.можливість здійснення можливого засобу і дистанційної передачі показу. 4.можливість під’єднання до одного вторинного приладу через перемикач кілька однотипних термоперетворювачів опору(1,3,6 або 12).

Недолік: 1.Необхідність у сторонньому джерелі струму.

2.Будова термоперетворювачів опору.

Малюнок

Термоперетворювачі опору складаються із чутливого елемента і захисної арматури.

Чутливий елемент-це тонкий спіральний дріт(платиновий або мідний,який знаходиться у фарфоровій ізоляційній трубкі)

Чутливий елемент поміщений у металевий захисний чехол із головкою для підключення з’єднувальних провідників.

1.платинова спіраль 2.форфорова трубка 3-4-пробки 5.керамічний порошок 6.вивідні провідники

7.захисний чехол 8-9-форфорова ізоляція 10-окис алюмінію 11.сталева втулка 12.бакелітова толовка

13.герматизуюча мастика 14.штуци

3.Напівпровідникові термоперетворювачі опору.

Поряд з термоперетворювачами опору з металевих провідників для вимірювання температури також використовуються напівпровідникові термоперетворювачі опору.(терморезистори)

Виготовляються із порошкоподібної суміші оксидів металів(міді,марганцю,нікілю.)

Цей порошок спечений і спресований при високій температурі,найпоширеніші типи:КМТ і ММТ. Їх виготовляють різної форми(циліндричні,шайбові)

4.Встановлення і повірка термоперетворювачів опору. Правила встановлення термоперетворювачів опору ті ж самі,що і для ртутних, манометричних, термоелектричних термометрів.Повірка технічних термометрів опору проводиться при температурі 0°С термостаті плавлення льоду і 100°С в термостаті води з електрообігрівачем.Опір термометра 0°С визначається після повірки при 100°С.Перед повіркою чутливий елемент виймають із захисного чехла і поміщають в скляну пробірку,яка щільно закрита ватою.

Вимірювання опору зразкових і технічних термометрів при їх повірці проводиться за допомогою зразкового потенціометра.

Схема повірки термометрів опору

В коло джерела постійного струму В з магазином опору R включається послідовно зразкова котушка опору Rn і повір очний термометр Rт. При постійній силі змінного струму I,яка контролюється міліамперметром мА,не перевищує 2мА для зразкових і 5мА для технічних термометрів. За допомогою зразкового потенціометра ОП,який з’єднаний перемикачем P почергово,найбільше 5 різ визначається падіння напруги. Un на зразкові котушці Rn і Rт на термометрі Rт. Un=IRn Uт=IRт

Опір термометра –Rт=Rn Uт/Rn

Тема:№2 Компенсацій метод вимірювання опору. 1.Принцип дії зрівноваженого вимірювального моста. При вимірюванні температури за допомогою термоперетворювачів опору, а також при визначенні інших електричних величин використовують зрівноважені і не зрівноважені вимірювальні мости. Принципова схема зрівноважувального вимірювального моста. Міст складається із 4 плечей(резисторів), які утворюють 2 паралельні вітки авс і аdв. Два плеча моста R1 і R2 мають постійний і точно виміряний опір. Третє плече R3 скл.з проградуйованого змінного резистора-реохорда. Четверте плече складається з термоперетворювача опору Rт і опору 2 провідників з’єднувальної лінії Rл. В діагональ моста ав включено джерело живлення постійного струму Б. В діагональ моста сd включено гальванометр і кнопка К. При вимірюванні температури середовища змінюється опір термоперетворювача опору Rт. Виникає розбаланс вимірювальної схеми, стрілка гальванометра відхилиться від нуля. Перемістивши повзунок на реохорд R3, приводять міст в стан рівноваги. По шкалі реохорда визначають опір, а по градуювальник таблицях визначають значення температури вимірювального середовища. Якщо при рівновазі моста Іо=0, І1=Із і І2=Іт. Р-ня рівноваги моста буде мати вигляд R2(Rт+ Rл)= R2Rз. Rт прямопропорційне Rз. Отже, в кожному значенню Rт відповідає певне значення опору реохорда Rз, шкала якого проградуйована в Ом, або в ˚C. Зміна опору з’єднувальної лінії, в залежності від температури навколишнього повітря впливає на точність вимірювання температури термоперетворювачів опору. Для зменшення цієї похибки необхідно вводити поправку до показів приладу. Для цього використовують трьох провідну схему підключення термоперетворювачів опору до моста. Використання 3 зєднувального провідника переміщує одну із вершин моста безпосередньо в головку термоперетворювача. В результаті цього в 2 рази зменшується опір лінії і відповідно зменшується похибка вимірювання. Р-ня рівноваги моста буде мати вигляд: R1(Rт+0,5 Rл)= R2(Rз+0,5 Rл), або після скорочення Rт=Rз Трьох провідна схема включення термоперетворювача в міст. 2. Автоматичні зрівноважувальні мости. Зрівноважу вальні мости виготовляють 2 видів: 1)автоматичні(промислові) 2)лабораторні(переносні, зразкові) Вони використовуються для вимірювання температури і опору в лабораторній і виробничій практиці, а також для визначення градуювальної характеристики і повірки термоперетворювачів опору. Найбільше використовують такі автоматичні зрівноважу вальні мости: КСМ4-повногабаритний з діаграмною стрічкою.КСМ3-малогабаритний з діаграмним диском.

КСМ2-малогабаритний з діаграмною стрічкою. КСМ1-мініатюрний з діаграмною стрічкою. КПМ1-мініатюрний з плоскою шкалою. КВМ1-мініатюрний з обертаючим циліндричним циферблатом.

Принципова схема автоматичного зрівноважу вального моста Термоперетворювачі опору (R1) підєднується до моста по трьох провідній схемі у вимірювальну схему моста включено R,r- реохорд. Rш- шунтуючий резистор,що обмежує струм реохорда ,резистор Rn. Rr-початок і кінець шкали резистора ,rn.rk-призначені для поточної підготовки резисторів Rn.Rk. R1,R2- резистори з постійним і точно визначеним опором.Rт- термоперетворювачі опору. Rб- баласний резистор забезпечує мінімальне нагрівання термоперетворювачів опору. Rл1, Rл2-підгончий резистор опору лінії. ЕП(Еи)-електронний підсилювач. ВП(Ои)-відліковий пристрій. РД- реверсивний мікродвигун. СД- синхронний мікродвигун. Живлення вимірювальної системи відбувається через діагональ Сд змінним струмом напругою 6,3В,частотою 50Гц від силового трансформатора електричного підсилювача. Принцип дії: При розбалансі вимірювальної схеми внаслідок зміни темпер.термоперетворювачів в діагоналі в моста виникає напруга змінного струму,яка після підсилення в електронному підсилювачі заставляє реверсивний двигун переміщувати рухому каретку відлікового пристрою разом із повзунком реохорда в ту чи іншу сторону до настання нового стану рівноваги схем. Після цього реверсивний двигун зупиняється . 3.не зрівноважені вимірювальні мости Не зрівноважені мости через невисоку точність застосовується тільки для промислових вимірювань. Недоліки не зрівноважувальних мостів :1)необхідність систематичної повірки напруги на його вешинах ,що обмежує область застосування його прилади. 2) не зрівноважувальні мости для вимірювання температури не випускаються в промисловості ,а знаходять застосування лише в схемах інших приладів. 4 встановлення та повірка вимірювальних мостів. Повірка автоматичних зрівноважених мостів проводиться за допомогою зразкового моста або магазину опору. Повірка термометрів :проводиться при температурі 0градус Цельсія в термостаті плавлення льоду і кипіння води з електрообігрівом. Перед повіркою чутливий елемент виймається з захисного чихла і поміщається в скляну пробірку яка плотно закрита ватою. В термостаті плавлення льоду термоперетв. обкладається зі всіх сторін. Шар льоду не менше 30мм. До початку повірки термометр повинен знаходитись в термостаті не менше 30хв. Вимірювання опору зразкових і технічних термометрівпри їх повірці приводиться за допомогою зразкового потенціометра. Схема повірки зрівноважу вального моста. Зрівноважу вальний міст 1 з’єднаний з зразковим магазином опорів 2. В основі провідники підключено два під гоночних резистори 3. Опір кожного з яких точно відповідає половині градуювального опору з’єднувальної лінії. на магазині опорів набирається опір необхідний для встановлення стрілки приладу на повір очну відмітку шкали ,вимикачем 4 підключають міст до мережі змінного струму. Повірка приладу здійснюється для всіх оцифрованих віміток шкали при збільшені і зменшенні опору на магазині опорів для кожної повір очної відмітки.

Тема № 3Магнітоелектричні логометри. №1Призначення і принцип дії логометрів. №2Типи промислових логометрів. №3Встановлення і повірка логометрів. №1)Магнітоелектричні логометри-це вторинні прилади що працюють в комплекті з термоперетворювачами опору.Основними елементами логометра є рухома частина яка знах в полі постійного магніту. СХЕМА Принципова схема магніто електричного логометра…Rр1 і Rр2-дві взаємо зв’язані рамки,N,S- полюси постійного магніту, Б-батарея живлення, Rл- опір зєднювальної лінії, Rт-термоперетворювач опору, R-додатковий опір, I1 і II2-струм що пртікає в колі логометра, М1 і М2-обертальні моменти, I і II-два паралельних кола. Рухома частина складається із двох рамок (обмоток) які скріплені між собою під невеликим кутом. Рамки можуть повертатися на спеціальних опорах навколо вертикальної осі в нерівномірному магнітному полі постійного магніту. Принцип дії логометра оснований на вимірюванні співвідношення сили струму який протікає по двох паралельних електричних колах I і II –вкожне коло включено по одній рамці.Між двома полюсами наконечниками постійного магніту є овальна виточка де розміщено сталеве циліндричне осердя яке разом із магнітом утворює зміний по ширині повітряний простір за рахунок чого магнітна індукція зменшується від середини полюсних наконечників до їх країв. Якщо температура середовища не змінюється опори кіл I і II однакові тобто Rр1+R=Rр2+Rт+Rл-відповідно струм і1=і2. При електричному розміщені рамок відносно полюсних наконечників обертальні моменти будуть рівні між собою М1=М2 рухома частина логометра буде знаходитися в рівновазі.Стрілка приладу встановиться на середину шкали. При зміні температури середовища (температура збільшилася).Опір термоперетворювача Rт і струм і2 зменшиться момент М1 стане більшим ніж М2 під впливом різних обертальних моментів рухома частина логометра почне обертатися в сторону дії більшого моменту (за годинниковою стрілкою). Це відбувається до того часу поки не настане новий стан рівноваги тобто коли М1=М2. Отже кут повороту стрілки логометра залежить тільки від опору термоперетворювача.(Фі)=f(Rт)-це дозволяє шкалу логометра виконувати в грд.Цельсіях.. Логометри працюють тільки з певним типом (градуюванням) термоперетворювачів опору. №2)Типи логометрів-Л-64(Ш69000)- з трьох провідним включенням термометра опір має електричну схему.тут логометр рівний з нерівномірним мостом для збільшення чутливості. ЛК-64-02-являється показуючим приладом з сигналізуючим устройством всі технічні характеристики цього прилада атакож форма корпусу і шкали те що і у логометра Л-64. ЛПр-66-показуючий прилад з профільною двохсторонью шкалою і перемикачем признач для роботи в комплекті з 4 8 10 або 12 термометрами опору градуюючи характеристик гр.-21і23 включеними по двох-трьохпровідних схем і зєднювальною коропкою типу КС-66. №3)Логометри встановлюють в доступних для обслуговування місцях де немає вібрації високих температур а також як найдальше від потужних джерел змінних магнітних полів. Вимірювальна схема логометра живиться від мережного випрямляча типу СВ-4. СХЕМА ПОВІРКИ ЛОГОМЕТРА. Повірочний прилад 1 через перемикач 2 який встановлений в положення I ЗЄДНЮЄТЬСЯ З МАГАЗИНОМ ОПОРІВ 3 на магазині опорів набирають значення опору що відповідає повір очні відмітці шкали врахувавши при цьому опір зєднювальної лінії.Вимикачем 4 вимикають прилад перемикач 2 встановлюють в положення II-і за допомогою зразкового моста 5 вимірюють набраний опір. Повірку здійснюють на всіх оцефрованих відмітках шкали. При збільшенні і при зменшенні опору В процесі повірки напруга джерела живлення 6 підтримується постійною і рівною 4В. Це здійснюється за допомогою 7 і контролюється вольтметром 8.

Тема№4Нормуючі вимірювальні перетворювачі. План №1.Призначення і типи нормуючих вимірювальних перетворювачів. №2.Нормуючі перетворювачі,що працюють в комплекті з термоперетворювачами опору. №3.Норуючі перетворювачі,що працюють в комплексі з термоелектричними термоперетворювачами №4.Повірка нормуючих перетворювачів. №1).Нормуючі вимірювальні перетворювачі призначені для перетворення неуфікаційних сигналів вимірювальних величин в уніфіковані сигнали,що еквівалентні цим величинам.Передача уніфікованих сигналів від нормуючих перетворювачів до вторинних приладів здійснюється системою передач по струму або пневматичною системою передач.для вимірювання температури використовують такі типи нормуючих перетворювачів:-Ш-71,Ш-71 И-для роботи з термоперетворювачем опору;-Ш-72;Ш-72 И-для роботи з термоелектричними термоперетворювачами. №2)Вимірювальні нормуючі перетворювачі призначені Ш-71;Ш-71 И і Ш-79,призначені для перетворення сигналу від термоперетворювача опору в уніфікований сигнал постійного струму від 0 до 5 мФ,або напруги постійного струму від 0 до 10 Вт. СТРУКТУРНА СХЕМА НОРМУЮЧОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА Ш-71…….ТО- термоперетворювач опору;ВП- вторинний прилад;М-вимірювальний міст;Пвх-вхідний підсилювач;ПГР-пристрій гальванічної розвязки;Пвих-вихідний підсилювач;ДСН- джерело стабілізованої напруги. Вимірювальний міст одержує сигнал від термоперетворювача опору,який підключений в одне із плечей моста. За допомогою моста здійснюється перетворення опору в напругу постійного струму. Із виходу моста напруга поступає на вхідний підсилювач де підсилюється до 1 В.із вхідного підсилювача сигнал поступає на пристрій гальванічної розв’язки де відбувається розділення вхідного і вихідного кола.На виході із пристрою гальванічної розв’язки включено вихідний підсилювач,що забезпечує уніфікований вихідний сигнал,в діапазоні від 0 до 5 мА,або від 0 до 10 В.всі вузли перетворювача живляться від джерела стабілізованої напруги,яке може підключатися до мережі змінного струму напругою 220 В і частотою 50 Гц,або напругою 240 В і частотою 60 Гц,а також до джерела напруги постійного струму напругою 48 В.Можливе одночасне підключення джерела стабілізованого живлення до мережі змінного і постійного струму,що забезпечує дублювання живлення перетворювача. №3).Ш-72;Ш-72 И нормуючі перетворювачі,призначені для перетворення сигналів від термоперетворювачів типу ТХК,ТХА і ТПР.В уніфіковані сигнали постійного струму від 0 до 5 мА або напруги від 0 до 10 В.СТРУКТУРНА СХЕМА НОРМУЮЧОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА Ш-72…..ФП-функціональний пристрій ,що здійснює лінеаризацію сигналу від термоперетворювачі. №4).Повірка полягає у визначенні основаної похибки та сумарної похибки.Основна похибка визначається шляхом порівняння показів зразкового приладу,що включається на виході нормуючого перетворювача із розрахунковим значенням вихідного сигналу:γ=Ах-Ароз./Аn*100%. Ах-покази зразкового прилау;Ароз-обчислене значення вихідного сигналу;Аn-номінальне значення вихідного сигналу.Основна похибка перевіряється при таких значеннях вихідного сигналу:0;20;40;60;80;100% від діапазону вимірювання. Сумарна похибка-це похибка приладів,що контролюють вхідні і вихідні сигнали,вона не перевищує 1/3 допустимої основної похибки. Тема:Вимірювання температури тіл по їх випромінюванню 1.Загальні поняття і закони. 2.Типи пірометрів. 3.Повірка пірометрів.

1.З підвищенням температури нагрітого тіла інтенсивність його теплового випромінювання у вигляді електромагнітних хвиль різної довжини швидко зростає.При нагріванні до 500 тіло випромінює невидимі інфрачервоні промені.При дальшому нагріванні з*являються видимі промені меншої довжини хвилі.Внаслідок цього тіло починає світитися. Спочатку розжарене тіло має темночервоний колір ,який при подальшому збільшенні температури переходить у червоний,оранжевий,жовтий і білий колір.

Одночасно із збільшенням температури нагрітого тіла і зміною його кольору сильно зростає інтенсивність часткового випромінювання(монохроматичне)-яскравість.Також повільно збільшується інтенсивність сумарного випромінювання – радіація.Така властивість нагрітих тіл,що при нагріванні до однієї тієї ж температури мають неоднакову часткову і сумарну інтенсивність випромінювання.Використовується у пірометрах випромінювання.Нагріті тіла мають різні коефіцієнти поглинання. Коефіцієнт поглинання-це відношення енергії,яку поглинуло тіло до енергії ,що падає на це тіло.

Найбільшу здатність випромінювання і поглинання енергії має так зване абсолютне ч чорне тіло,коефіцієнт поглинання якого один.

Фізичні тіла мають здатність відбивати частину променів,що падає на них,тому їх коефіцієнт поглинання буде меншим за один.Інтенсивність випромінювання і коефіцієнт поглинання при даній температурі залежить від складу речовини і стану її поверхні.