- •1. Принцип измерения температуры термоэлектрическим методом. Конструкция термопары
- •3. Применение термоэлектродных проводов и их свойства
- •6. Свойства, исключающие, влияние колебаний температуры свободного спая термопары на показании милливольтметра, электронного потенциометра
- •7. Сущность нулевого (компенсационного) метода измерения тэдс
- •8. Назначение всех элементов электронной функциональной схемы автоматического потенциометра
6. Свойства, исключающие, влияние колебаний температуры свободного спая термопары на показании милливольтметра, электронного потенциометра
Измерительные схемы всех автоматических потенциометров предусматривают автоматическое введение поправки на температуру холодных спаев термопары. С этой целью они выполняются в виде неуравновешенного моста [1].
Рассмотрим электрическую схему автоматической компенсации температуры холодных спаев температуры (рис. 4). Термопара включается последовательно с неуравновешенным мостом, три плеча которого (R1, R2 и R3) выполнены из манганина, а четвертое (R4) - медное. Схема питается из стабилизированного источника питания. Добавочное сопротивление Rd служит для подгонки подаваемого на мост напряжения до нужного значения.
При постоянном напряжении источника питания изменением сопротивления Rd можно настраивать мост для работы с термопарами различных градуировок. От термопары до компенсационного моста прокладываются термоэлектродные провода, от моста до измерительного прибора - медные.
При градуировочной температуре холодных спаев термопары мост находится в равновесии, и разность потенциалов на вершинах моста cd равна нулю. С изменением температуры холодных спаев меняется сопротивление R4, вследствии чего нарушается равновесие моста, и на его вершинах cd возникает разность потенциалов, которая должна быть равна по величине и противоположна по знаку изменению ТЭДС термопары, вызванному отклонением температуры ее холодных спаев от градуировочной [1].
7. Сущность нулевого (компенсационного) метода измерения тэдс
Схема потенциометра с постоянной силой тока в компенсационной цепи показана на рис. 5. В этой схеме три электрические цепи. В цепь источника тока (компенсационную) входит источник тока Е, регулировочное сопротивление Rb (реостата), постоянное сопротивление RНЭ и измерительное сопротивление RР с перемещающимся вдоль него контактом Д. Измерительное сопротивление в потенциометрах выполняется в виде калиброванной проволоки (реохорда), секционного сопротивления или в виде сочетаний того и другого [1].
В цепь нормального элемента входит нормальный элемент НЭ, сопротивление RНЭ и нулевой прибор НП. В цепь термопары входит термопара, нулевой прибор НП и часть измерительного сопротивления RP.
Нормальный элемент, предназначенный для контроля постоянства разности потенциалов между конечными точками реохорда, развивает вполне определенную постоянную во времени ЭДС. Обычно применяется ртутно-кадмиевый гальванический элемент Вестона, развивающий при температуре 200С ЭДС, равную 1,01830 В, и сохраняющий это значение при малых и кратковременных нагрузках в течение длительного времени. Пользуясь нормальным элементом, можно довольно точно установить постоянство разности потенциалов на концах реохорда. Для этой цели переключатель П переводят на контакт К, включая НП в цепь НЭ и одновременно разрывая цепь термопары.
Нормальный элемент присоединяется к концам сопротивления RНЭ и притом так, что его ЭДС оказывается направленной навстречу ЭДС источника тока Е. Регулируя ток в компенсационной цепи реостатом Rb, добиваются такого положения, при котором разность потенциалов на концах сопротивления становится равной ЭДС НЭ. При этом ток в цепи нормального элемента равен нулю, и стрелка НП устанавливается на нуле шкалы. В этом случае ток в компенсационной цепи:
.
Для измерения ТЭДС термопары переключатель П переводят на контакт И, подключая тем самым термопару последовательно с НП к измерительному сопротивлению в точке b и скользящему контакту Д ТЭДС термопары тогда будет действовать в сторону, противоположную ЭДС источника тока Е.
Перемещая контакт Д, находят такое его положение, при котором разность потенциалов между точками b и Д измерительного сопротивления равна ТЭДС термопары; при этом ток к цепи термопары равен нулю (стрелка НП устанавливается на нуль шкалы). Тогда
.
Так как ЕНЭ и RНЭ постоянны, то определение ТЭДС термопары сводится к определению длины участка измерительного сопротивления RbД. Измерение ТЭДС компенсационным методом осуществляется при отсутствии тока в цепи термопары, поэтому сопротивление цепи (термопары, соединительных проводов, НП), а следовательно, и его зависимость от температуры не влияет на точность измерения. Это свойство является одним из существенных преимуществ компенсационного метода измерения.