Устройство и принцип действия пирометрического милливольтметра
Милливольтметры применяются в промышленности и лабораторной практике для измерения термоЭДС термопар и являются вторичными приборами. Вторичные приборы для измерения температуры с помощью термопары по принципу действия разделяются на приборы: магнитоэлектрической системы (милливольтметры) и компенсационного принципа действия (потенциометры).
Принцип действия милливольтметра основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и поля, создаваемого электрическим током, протекающим через рамку, помещённую в поле постоянного магнита. При измерении термоЭДС термопары милливольтметром (прямой метод измерения), кроме основных погрешностей термопары и милливольтметра возникают дополнительные погрешности при:
Рис. 1.1. Принципиальная схема милливольтметра
изменении сопротивления RВН внешней цепи, т.к. термопара и провода могут находиться при иных температурах, чем при градуировке прибора;изменении сопротивления RЧ прибора вследствие изменения температуры окружающей среды;
изменении температуры tо свободных концов термопары;
структурном изменении материала термоэлектродов (следовательно, и изменении термоЭДС);
других внешних воздействиях.
Милливольтметр состоит из постоянного магнита 4 (рис.1.1.), неподвижного железного сердечника 3 и подвижной рамки 1.
Рамка охватывает сердечник и может поворачиваться в узком воздушном зазоре между полюсными наконечниками магнита и сердечником. Рамка выполняется из сотен витков тонкой изолированной медной (реже алюминиевой) проволоки, скреплённых бакелитовым или другим лаком, и имеет обычно прямоугольную форму. Рамка укрепляется по центру сердечника на кернах или подвешивается на металлических подвесках или растяжках. Рамка жёстко соединена со стрелкой 2, конец которой перемещается вдоль шкалы 6 прибора. Вся подвижная система прибора (рамка, стрелка и др.) тщательно балансируется с помощью грузиков – противовесов 5
с тем, чтобы центр тяжести её совпадал с геометрической осью вращения.
Рамка подключается к электрической цепи, в которой производится измерение термоЭДС. Подключение осуществляется либо через спиральные пружинки, которые соединяются одним концом с рамкой, а другим закрепляются с неподвижными деталями приборами, либо через подвески или растяжки, если рамка укреплена на них. Противодействующий момент создаётся за счёт закручивания двух пружинок или двух растяжек.
Назначение и технические характеристики универсального цифрового вольтметра в7-38
Рис. 1.2. Вольтметр
цифровой универсальный
В7-38
Условия эксплуатации:
– питание от сети (220±22) В частотой (50±0,5) Гц;
– относительная влажность до 80 % при температуре воздуха до 298 К (+ 25°С);
– окружающая температура: от 263 К до 313 К (от минус 10 до плюс 40°С);
Нормальные условия эксплуатации:
– питание от сети (220±4,4) В частотой (50±0,5) Гц и содержанием гармоник до 5%;
– относительная влажность воздуха 65 ± 15 %;
– температура окружающей среды +20 ± 5 °С (293±5 К);
– атмосферное давление 100±4 кПа (750±30 мм рт. ст.).
Прибор обеспечивает измерение напряжения, силы тока и сопротивления в нормальных условиях в соответствии с данными, приведёнными в табл. 1.1. Прибор измеряет средневыпрямленное значение переменного напряжения, а проградуирован в среднеквадратических значениях.
Таблица 1.1
Измеряемая величина |
Диапазон измеряемых величин, В, кОм, мА |
Пределы измерения, В, кОм, мА |
Пределы допускаемой основной погрешности, % |
Напряжение постоянного тока |
10 –5 – 103 |
0,2; 2 |
|
20; 200;1000 |
|
||
Напряжение переменного тока частотой 30-40 Гц |
10 –5 – 300 |
0,2; 2; 20; 200; 300 |
|
Напряжение переменного тока частотой 40-60 Гц |
10 –5 – 300 |
0,2; 2; 20; 200 |
|
300 |
|
||
Напряжение переменного тока частотой 60 Гц - 10 кГц |
10 –5 – 300 |
0,2; 2; 20; 200 |
|
300 |
|
||
Напряжение переменного тока частотой 10-100 кГц |
10 –5 – 200 |
0,2; 2; |
|
20; 200 |
|
||
Напряжение переменного тока частотой 10-20 кГц |
10 –1 – 300 |
300 |
|
Сопротивление постоянному току |
10 –5 – 2∙104 |
0,2 |
|
2; 20; 200 |
|
||
2000 |
|
||
2∙104 |
|
||
Сила постоянного тока |
10 –5 – 2∙103 |
0,2; 2; 20; 200; 2000 |
|
Сила переменного тока частотой 30 - 40 Гц |
10 –5 – 2∙103 |
0,2; 2; 20; 200; 2000 |
|
Сила переменного тока частотой 40 Гц - 20 кГц |
10 –5 – 2∙103 |
0,2; 2; 20; 200; 2000 |
|
где Uх, Rх, Iх – показания прибора или номинальное значение меры (при поверке) напряжения, сопротивления, силы тока;
Un, Rn, In – пределы измерений напряжения, сопротивления, силы тока.
Примечания: 1. Общее гнездо допускает относительно заземляющего контакта напряжение постоянного или переменного тока не более 500 В.
2. Пределу измерения 0,2 В, кОм соответствует положение запятой на первой лампе слева. Пределу измерения 2 В, кОм соответствует положение запятой на второй лампе слева и т. д. На пределе 20000 кОм запятая не индицируется.
3. Измерение силы тока проводится с помощью выносного шунта.
4. Постоянная составляющая напряжения при измерении напряжения переменного тока допускается не более 600 В.
Предел допускаемой дополнительной погрешности измерения (изменение показаний) при изменении температуры окружающей среды от нормальных до предельных значений в рабочем диапазоне температур не превышает предела допускаемой основной погрешности на каждые 10 К.
Входное активное сопротивление прибора:
– при измерении напряжения постоянного тока 10+0,5 МОм;
– при измерении напряжения переменного тока 1+0,05 МОм.
Входная ёмкость не превышает 100 пФ.
Сила входного тока при измерении напряжения постоянного тока не превышает 0,5 нА.
Прибор выдерживает в течение 1 минуты перегрузку напряжением и силой переменного и постоянного тока в соответствии с табл. 1.2.1, 1.2.2
Таблица 1.2.1
Вход прибора |
Перегрузка напряжением, В |
|
постоянное |
переменное среднеквадратическое |
|
U – |
1100 |
350 |
U ~ |
600 |
350 |
R |
100 |
100 |
Таблица 1.2.2
Вход шунта |
Перегрузка силой тока, мА |
0,2 мА |
10 |
2 мА |
30 |
20 мА |
100 |
200 мА |
500 |
2000 мА |
3000 |
Прибор обеспечивает ослабление внешних помех частотой (50+0,5) Гц при измерении напряжения постоянного тока:
– нормального вида не менее 40 дБ при уровне помехи, не превышающем предела измерения Uп , но не более 100 В;
– общего вида не менее 80 дБ при несимметрии входа 1 кОм, при напряжении помехи не более 250 В.
Выбор пределов измерения U –, U ~, R, определение и индикация полярности и индикация выхода за предел измерения 20 МОм при измерении сопротивления автоматические. При измерении силы тока выбор пределов измерения производится вручную.
Примечание. При измерении силы тока необходимо следить за тем, чтобы вольтметр находился на пределе 0,2 В.
Время измерения не превышает:
– 1 с при измерении напряжения и силы постоянного тока и сопротивления постоянному току на пределах 0,2; 2; 20; 200 кОм;
– 3 с при измерении напряжения и силы постоянного тока и сопротивления постоянному току на пределе 2 МОм;
– 15 с при измерении сопротивления постоянному току на пределе 20 МОм.
Прибор сохраняет свои технические характеристики в рабочих условиях без калибровки в течение 12 мес.
Электрическая изоляция цепей питания прибора и общего гнезда относительно заземляющего контакта выдерживает в течение 1 минуты без пробоя в нормальных условиях испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц, среднеквадратическое значение которого равно 1500 В. Сопротивление изоляции указанных цепей прибора в нормальных условиях не менее 20 МОм, при повышенной температуре не менее 5 МОм.
Прибор обеспечивает свои технические характеристики после времени установления рабочего режима, равного 15 мин.
Прибор сохраняет свои технические характеристики при питании его от сети переменного тока напряжением (220+22) В частотой (50+0,5) Гц и содержанием гармоник до 5%.
Мощность, потребляемая прибором от сети при номинальном напряжении, не превышает 10 ВА.
Прибор допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение времени не менее 24 часов, при сохранении своих технических характеристик. При этом обеспечиваются нормальные режимы ЭВП, ППП, деталей и элементов в пределах норм стандартов и ТУ на них.
Наработка на отказ не менее 17500 часов.
Габаритные размеры, мм, 245х86х268.
Масса прибора не более 2 кг.