Лабораторная работа №4

«Поверка логометра»

4.1. Цель работы

В ходе лабораторной работы студент должен:

• изучить принцип работы, схему и конструктивные особенности используемых приборов;

• познакомиться с методикой поверки логометров и экспериментальной установкой;

• произвести самостоятельно рекомендуемые операции поверки прибора;

• оценить погрешности прибора.

4.2. Общие сведения

Магнитоэлектрический логометр является одним из средств измерения, применяемый в комплексе с термометрами сопротивления для измерения температуры. Кроме того, логометр может быть использован для записи, регулирования или сигнализации температуры. В этом случае он должен быть снабжён дополнительным регулирующим или сигнальным устройством.

Принцип действия логометра (от греческого слова "логос" - отношение) основан на измерении отношения токов в двух электрических цепях. В одну из них включён термометр сопротивления, в другую -постоянное сопротивление. Принципиальная схема магнитоэлектрического логометра приведена на рисунке 4.1.

Рис.4.1.

Подвижная схема логометра состоит из двух рамок 1 и 2, скрепленных друг с другом и со стрелкой 3. Рамки помещены в воздушный зазор между полюсными наконечниками 4 и 5 постоянного магнита 6 и сердечником 7. Воздушный зазор сделан не равномерным, поэтому при разных углах поворота рамок значение магнитной индукции в разных точках зазора будет различным. Рамки логометра питаются от общего источника постоянного тока Е и включён таким образом, что их вращающие моменты М₁ и М₂ направлены навстречу друг другу. В момент равновесия подвижной системы прибора

М₁=М₂ (4.1.)

Вращая момент рамки определяется отношением

М = 2nlRBJ (4.2.),

где п- число витков рамки размером lx2R ;

В - магнитная индукция в зоне расположения рамки, Тл;

J - сила тока в рамке, А.

Обычно обе рамки выполняют одинаковых размеров и с равным числом витков, тогда выражение (4.1) принимает вид

В_1*J₁=В_2*J₂ (4.3.)

или

Отношение токов зависит от величин сопротивлений обеих ветвей цепи прибора. Если сопротивление , и сопротивления самих рамок постоянны, а величина сопротивления изменяется с изменение температуры, то можно записать

(4.4.)

Отношение магнитных индукций , для конкретной конструкции логометра зависит от положения рамок, т.е. однозначно определяется угол их поворота.

(4.5.)

Или учитывая(4.4.)

(4.6.)

Таким образом, угол поворота подвижной системы в положении её равновесии (М₁=М₂) зависит только от сопротивления термометра, что позволяет шкалу логометра градуировать непосредственно в градусах температуры.

Если, к примеру, в месте установки термометра температура увеличивается, то соответственно и изменяется сопротивление термометра , что, в свою очередь, изменяет сопротивление цепи и силу тока J_2.

Изменение отношения токов ведёт к нарушению равновесия подвижной системы. Под влиянием разности моментов М₁и М₂ подвижная система будет поворачиваться до наступления нового состояния равновесия. При этом рамка с большей силой тока будет входить в расширяющуюся часть воздушного зазора (область более сильного магнитного поля), вызывая уменьшение вращающего момента. В то же время рамка с меньшей силой тока будет входить в суживающуюся часть воздушного зазора (область более сильного магнитного поля), вызывая увеличение вращающего момента. Таким образом, вновь наступит положение равновесия, когда моменты рамок уравняются.