Слайд 22. Компенсационная измерительная схема для термопар

Наиболее широко используется компенсационный метод измерения термо – э.д.с. Этот метод основан на компенсации неиз­вестной термо-э.д.с., развиваемой термопарой ТП, известным падением напряжения U_p, создаваемым током от дополнительного источника питания U_п.

Замкнутый контур I содержит дополнительный источник U_п и реохорд R_p. Реохорд представляет собой переменный резистор из тонкой калиброванной проволоки (выполненной из специального сплава), намотанной на цилиндрический стержень, и снабжённый подвижным контактом для изменения сопротивления. Этот контур называется компенсационным. Второй контур II (контур abcd) включает в себя термопару ТП, термо-э.д.с. E_ТП которой изме­ряется, чувствительный гальванометр, выполняющий функции нуль-индикатора (НИ), а также часть реохорда r_p от точки d до подвижного контакта с движком реохорда. Источник измеряемой термо-э.д.с. E_ТП включен встречно с дополнительным источником U_п так, что токи от обоих источников на участке r_p идут в одном направлении. Для контура abcd на основании второго закона Кирхгофа можно записать:

или . Перемещая движок реохорда, можно добиться, чтобы ток, протекающий по НИ, равнялся нулю: I _ни = 0, тогда и напряжение U _ни = 0, т.е.

,

где I_P - рабочий ток в контуре II, равный

.

Тогда

Равенство нулю тока через НИ означает, что ток в контуре II не протекает, следовательно, потребления мощности от ТП не происходит, т.е.

.

Изменение сопротивления r_p на участке cd реохорда прямо пропорционально линейному перемещению движка реохорда R_p, т.е. измерительная шкала линейная и прибор можно проградуировать в единицах измерения термо-э.д.с. Для сохранения градуировки необходимо в равенстве обеспечить постоянство рабочего тока, т.е. . Для этого в схеме предусмотрен миллиамперметр мА без оцифрованных отметок и переменное балластное сопротивление R_Б.

В термокомпенсирующем устройстве ТП включается последовательно с измерительной диагональю cd неуравновешенного моста с постоянными манганиновыми резисторами R₁, R₂, R₃ и медным резистором R_М. При температуре свободных концов ТП мост уравновешен и напряжение на его измерительной диагонали равно 0. Выходное напряжение U_вых равно

.

Скорректированное значение термо-э.д.с. равно

.

Таким образом, . Следовательно, выходное напряжение ТКУ равно скорректированному значению термо-э.д.с. , а напряжение на измерительной диагонали моста - поправке на температуру холодного спая ТП .