3.4. Обробка отриманих результатів

1. На підставі отриманих значень R2 розрахувати значення опору металевого термометра R_t за формулою (3.2). враховуючи що R₃= 120 Ом, R₄= 60 Ом.

2. Визначити температурний коефіцієнт опору термометра за формулою:

де R_кm та _кm - відповідно значення R₀ при кімнатній температурі вимірені до прогрівання термошафи; R₀ = 100 Ом - опір термометра при  = 0. Отримані значення  округлити до найближчих паспортних даних.

3. Визначити тип термометра опору. Написати аналітичний вираз градуйовочної характеристики відповідно формулі (3.1).

4. Визначити відносну похибку вимірювання температури допомогою електронного моста (на всьому діапазоні вимірювання):

(3.3)

де j - температура, вимірена електронним мостом при j - му значенні температури _PT.

Побудувати графік залежності м=(_PT). Пояснити отримані результати.

5. Побудувати графік перехідної характеристики _M=(t). Визначити постійну часу Т вимірювальної системи, як зображено на рис.3.4. Як _сm прийняти значення кімнатної температури.

Рис. 3.4

Записати вираз передаточної функції системи у вигляді аперіодичної ланки першого порядку.

3.5 Зміст звіту

Звіт повинен мстити мету роботи, схему проведення досліду, протокол іспитів (див. табл.3.1, 3.2), розрахунок градуйовочної характеристики перетворювача, графік залежності м=(_PT), графік динамічної характеристики електронного моста, вираз відповідної передаточної функції.

3.6. Контрольні питання

1 .Принцип роботи термометра опору.

2. Промислові типи термометрів опору.

3. Умова рівноваги мостової вимірювальної схеми.

4. Робота електронного автоматичного моста.

3.7. Література

1. Орнатский П.П. Автоматичні виміри й прилади. - К.: Вища школа, 1973, с. 23-32.

2. Иващенко Н.Н. Автоматичне регулювання. - М.: Машинобудування, 1973, с. 61-63.

Лабораторна робота № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ КОМПЕНСАЦІЙНОГО МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ

Мета роботи - вивчити принципи побудови компенсаційних схем вимірювання сигналів первинних вимірювальних перетворювачів, які перетворюють технологічні параметри в ЕРС.

4.1. Основні теоретичні відомості

Для виміру температури поряд з дилатометричними, пневматичними, біметалевими, полупровідниковими первинними перетворювачами температури (ППТ) широко використовуються термопари.

Термопари найчастіше використовуються при вимірюванні високих температур (+ 100... 1600° С). Робота їх заснована на принципі термоелектричного ефекту. При з'єднанні кінцями двох різнорідних металевих провідників крізь них потече електричний струм, пропорційний різниці температур у місцях їх з'єднань за рахунок виникаючої термоЕРС. Якщо включити в розрив цього кола міліамперметр, він покаже термоЕРС, пропорційну температурі "гарячого" та "холодного" спаїв термопари. Звичайно з'єднання провідників роблять в одному місці (гарячий спай), а два інших кінця провідників (холодний спай) з'єднують з вимірювачем термоЕРС.

ЕРС може бути визначена з виразу

(4.1)

де  - термоелектрична постійна термопари; ₁ та ₂ - температура відповідно гарячого та холодного спаїв.

Найбільше використання знаходять такі типи термопар:

Платина - платинородій (ПП)  = 0,64 мВ/100° С, _lmax = 1300° С;

Хромель - алюмель (ХА)  = 4,1 мВ/100° С, _lmax = 1000° С.

Хромель - копель (ХК)  = 6,95 мВ/100° С, _lmax = 600° С, де _lmax - максимально можлива температура гарячого спая.

Для вимірювання сигналу термопари може бути використана компенсаційна схема виміру ЕРС. показана на рис.4.1, де ТП - термопара, НЕ - нормальний елемент.

Рис.4.1

Робота схеми протікає таким чином. При переведенні перемикача П1 в положення "К" і переведенні повзуна реохорда Rр в крайнє ліве положення (Rр=0) з допомогою реохорда Rд встановлюють певне значення робочого струму lр шляхом отримання нульового показання гальванометра Г.

В цьому випадку Іp (R₅ + R_д) = U_HE, тоді робочий струм.

Потім перемикач П1 переводять в положення "В" і роблять вимірювання ЕРС термопари зміною положення повзуна реохорда R_P, знову добиваючись нульового показу гальванометра. В цьому випадку має місце рівність

(4.2)

Оскільки E_t пропорційно різниці температур гарячого і холодного спаїв, то температуру _T можна визначити, знаючи температуру холодного спая _XC, з виразу

(4.3)

де Е_t - значення термоЕРС, визначене рівністю (4.2).

В електронному автоматичному потенціометрі урівновага вимірювальної схеми проводиться автоматично, як показано на рис. 4.2.

Рис. 4.2

Робота вимірювальної схеми потенціометра аналогічна роботі схеми моста. При появі сигналу розбіжності U_Х починає працювати двигун М, який переміщує повзун реохорда R_P до того часу, поки сигнал розбіжності не буде дорівнювати нулю. Оскільки вимірювання проводиться на постійному струмі, в схемі передбачений віброперетворювач (ВП), який перетворює сигнал розбіжності постійної напруги у змінний сигнал. Це необхідно для підвищення точності і стабільності підсилювача. Треба відзначити, що в електронних мостах при живленні вимірювальної схеми постійним струмом також використовується віброперетворювач.

Як видно з схеми рис, 4.2, ЕРС термопари порівнюється з різницею потенціалів _A - _B, тобто U_X=E_t – (_A - _B).

У вимірювальній схемі використаний мідний опір R_М , залежний під температури повітря у приладі Очевидно, що із зміною температури повітря буде змінюватись потенціал  внаслідок зміни величини R_М. Отже, ЕРС термопари порівнюється з напругою U=_A - _B , залежною від температури навколишнього середовища, що призводить до автоматичного додатку до ЕРС термопари, який враховує температуру холодних кінців термопари, призводячи її кожного разу до розрахункового значення температури, який дорівнює 0°С.

При натисканні кнопки "К" відбувається підключення НЕ і механічне підключення до двигуна повзуна реостата R_Д , який регулює струм в колі реохорда R_Р.У той же час проводиться контроль точності роботи потенціометра.