Контрольные вопросы и задания

1. Назначение и принцип действия деформационного манометра.

2. Назначение и принцип действия дистанционной пневматической передачи сигналов на расстояние.

3. Расскажите о методах поверки манометров?

4. Погрешности измерительных приборов.

Лабораторная работа 2 Измерение температуры

Цель работы: ознакомиться с принципом действия и устройством электрического термометра сопротивления; поверить градуировку автоматического электронного моста типа КСМ-4 и снять динамическую характеристику измерительного комплекта.

Принцип действия термометра сопротивления

Измерение температуры термометрами сопротивления основано на изменении электрического сопротивления проводника или полупроводника в зависимости от его температуры.

Электрическое сопротивление проводников и полупроводников представляет собой некоторую функцию его температуры . Вид этой функции зависит от природы материала и определяется экспериментально (путем градуировки термометра сопротивления). При увеличении температуры сопротивление проводников возрастает, а полупроводников - снижается. Измеряя сопротивление нагретого проводника, можно определить температуру среды, где он находится [1]. В промышленных условиях наиболее широко применяются медные и платиновые термометры сопротивления ТСП и ТСМ (табл. 3).

Рис. 5. Схема уравновешенного моста

Т а б л и ц а 3

Тип термометра		Градуировка		Номинальное сопротивление при 0 , Ом	Диапазон температур при длительном применении, 0
					от	до
ТСП ТСМ ТСП ТСП ТСМ	гр. 100П гр. 23 гр. 21 гр. 50М гр. 100М		10 53 46 100 100		0 -50 -200 -200 -50	650 150 650 650 150

Принцип действия автоматического уравновешенного моста переменного тока типа КСМ – 4

В качестве вторичных приборов в комплекте с термометрами сопротивлений применяются обычно автоматические уравновешенные мосты, реже – логометры и неуравновешенные мосты.

Рассмотрим принципиальную схему лабораторного уравновешенного моста (рис. 5).

Термометр сопротивления , величина электрического сопротивления которого должна быть измерена, включается в одно из плеч моста посредством соединительных проводов, имеющих сопротивление .

Другие плечи моста состоят из постоянных манганиновых сопротивлений и и переменного калибровального сопротивления реохорда , выполненного также из манганина. К одной диагонали моста (ас) подведено питание постоянного или переменного тока, а в другую диагональ моста (bd) включен нуль-гальванометр [3].

При равновесии моста, когда перемещением движка реохорда добиваются отсутствия тока через нуль-гальванометр ( ) удовлетворяется равенство:

, (8)

откуда:

. (9)

При изменении измеряемой температуры величина электрического сопротивления изменится, мост разбалансируется. Чтобы восстановить равновесие, необходимо при постоянных сопротивлениях , и соответственно изменить величину сопротивления реохорда , переместив его движок. Таким образом, если откалибровать сопротивление по эталонным резисторам, то по положению его движка при равновесии моста можно однозначно судить о величине сопротивления , и, зная зависимостъ , об измеряемой температуре.

Измерительная схема автоматического уравновешенного моста переменного тока типа КСМ 4 (рис. 6), включает 4 плеча, два из которых являются постоянными сопротивлениями и , - сопротивление, предназначенное для подгонки нижнего предела измерения прибора. В четвёртое плечо входит термометр сопротивления и уравнительная катушка . В вершине d моста имеется реохорд с параллельно включенными резисторами и . Резистором обеспечивают стандартность .

Приведенное сопротивление реохорда обеспечивают расчётом, в зависимости от верхнего предела измерения величиной резистора . В зависимости от положения движка d реохорда приведенное сопротивлениё переходит к плечу с резистором и с термометром [3].

Для ограничения величины тока последовательно с зажимами питания измерительной схемы моста включается сопротив-

Рис. 6. Схема автоматического уравновешенного моста

ление . В случае изменения температуры среды сопротивление термометра изменится и в диагонали моста между точка-

ми b и d потечет ток небаланса. Последний подается на вход усилителя У, заменяющего в автоматических мостах нуль-гальванометр. Усиленный по напряжению и мощности сигнал небаланса определенной фазы поступает на реверсивный двигатель РД. Вращаясь в ту или иную сторону, в зависимости от знака небаланса, реверсивный двигатель перемещает движок реохорда и показывающую стрелку до тех пор, пока измерительный мост не придет в состояние равновесия, т.е. когда ток не станет меньше зоны нечувствительности усилителя. На оси реохорда находится кулачок, по профилю которого скользит рычажок, кинематически связанный тягами с записывающим пером. Диаграммная бумага перемещается синхронным двигателем СД.

При градуировке приборов сопротивление каждого провода, идущего от термометра до прибора, принято 2,5  0,01 Ом. Если сопротивление каждого провода будет меньше 2,5 Ом, то в соединительную линию последовательно включаются добавочные манганиновые сопротивления и , дополняющие сопротивления каждого провода до 2,5 Ом.

При колебаниях температуры окружающей среда величина сопротивления соединительных проводов будет изменяться. Как следует из уравнения (9), это приведет к дополнительной погрешности в показаниях автоматического уравновешенного моста [3].

В тех условиях, когда колебания температуры окружающей среды весьма значительны и погрешность при измерении может превысить допустимую величину, применяют трехпроводную систему подключения термометра (рис. 6). При таком присоединении сопротивление одного провода прибавляется к сопротивлению , второго провода – к переменному сопротивлению .