Автоматические уравновешенные мосты для измерения температуры

Рис.4

Автоматические уравновешенные мосты предназначены для из­мерения, записи и регулирования электрических и неэлектрических величин, связанных функциональной зависимостью с активным сопротивлением. Автоматические мосты широко распространены для измерения и записи температуры и работают в комплекте с электрическими термометрами сопротивления

В автоматических уравновешенных мостах используется четырехплечая мостовая схема. На рис. 4 обозначены: r_1, r₂, r₃, r₄ — противления плеч моста; r_t — термометр сопротивления; r_л — сопротивление линии (место замера температуры может находить­ся на значительном расстоянии от прибора); r_рп — полное сопротивление реохорда; r_ш — сопротивление для подгонки реохорда; r_п — сопротивление, определяемое пределом измерения моста; U_п— напряжение источника 'питания; r_огр — сопротивление, ограничивающее ток в «плечах мостовой схемы.

К числу основных свойств схемы автоматического уравновешен­ного моста, показанной на рис.4, относятся высокая чувстви­тельность; компенсация влияния температурных изменений сопро­тивлений соединительных проводов термометра (r_л); возможность расширения пределов измерения шунтированием реохорда сопро­тивлением r_п (без потери линейности шкалы).

Чувствительность автоматического уравновешенного моста оп­ределяют из выражения

Sм=ΔUм/(Δt/tп*100)=ΔUм/γ, где γ = Δt/tп

где ΔU_M — напряжение на выходе измерительной схемы при изме­нении температуры на Δt; t_n — предел измерения по температуре (t_n=t_max-t_min); γ - относительная приведенная погрешность из­мерений.

При градуировке моста сопротивление каждого из соединитель­ных проводов предполагается обычно равным 2,5 Ом. Для подгон­ки его до расчетного значения используют специальные уравнитель­ные катушки. Автоматические мосты, выполненные по схеме рис.4, имеют уменьшенное влияние внешних наводок (третий соединительный провод входит в диагональ источника питания, а не в усилитель).

Самонагрев термометра устраняется соответствующим выбором r_огр (для устранения погрешности от самонагрева ток в термо­метре не должен превышать 7-8 мА). Нестабильность переходно­го сопротивления контакта движка реохорда не вносит погрешности в измерения, так как оно включено последовательно с большим по величине входным сопротивлением усилителя. Термо- и контактная ЭДС устраняются при питании схемы переменным напряжением

Лекция 21

Автоматические приборы следящего уравновешивания с астатической характеристикой. Автоматические мосты постоянного и переменного тока. Перспективы развития аналоговых измерительных устройств.

Автоматические потенциометры и мосты с бесконтактными измерительными схемами.

Реохорд, используемый в автоматических потенциометрах и мостах в качестве обратного преобразователя, имеет ряд сущест­венных недостатков (малый срок служ6ы, необходимость периоди­ческого контроля за состоянием трущихся поверхностей и др.), что послужило основанием для разработок схем автомати­ческих приборов на базе бесконтактных обратных преобразователей (конден­саторов переменной емкости, тензопреобразователей, ин­дуктивных преобразовате­лей, трансформаторных и др.). Некоторые схемы этих приборов рассмотрены далее.

Рис. 1

На рис. 1 представ­лена схема автоматического потенциометра, у которого в качестве обратного преобразователя использован тран­сформаторный преобразова­тель. Этот же тип преобразователя служит первичным преобразо­вателем. Усиленное напряжение некомпенсации ΔU поступает на управляющую обмотку реверсивного двигателя РД. Вращение вала РД через редуктор Р и механизм кулачкового типа КМ пере­дается сердечнику обратного преобразователя ОП, выходное напря­жение которого U_K уравновешивает напряжение первичного преоб­разователя U_x. Измерительная схема автоматического потенцио­метра, выполненного согласно схеме рис.1, называется дифференциально-трансформаторной.

Рис. 2

Трансформаторные обратные преобразователи, предназначен­ные для больших линейных перемещений, разработаны в Куйбы­шевском политехническом институте [24}. Пример использования подобного преобразователя в схеме автоматического моста приве­ден на рис. 2 обмотка возбуждения обратного преобразовате­ли ОП п_в расположена на подвижном магнитопроводе 1. Вторичная обмотка n_к выполнена в виде перекрещивающегося витка, укрепленного на неподвижной, гетинаксовой плате 2. В среднем по­ложении магнитопровода U_K=0; по мере перемещения магнитопровода (совместно с кареткой прибора) в обмотке n_к индуктируется ЭДС Е_к пропорциональная перемещению сердечника в ту или иную сторону от среднего положений. Площадь обмотки n_к пронизываемая магнитным потоком Ф, изменяется по линейному закону

Sk=K∙l,

Откуда Е_к=c∙n_в∙Ф∙n_k=c∙n_в∙B∙s_k∙n_k=c∙n_в∙B∙k∙l∙n_k=c'l,

с'=с∙n∙J∙B∙k∙n_K=const,

где k_t с — коэффициенты пропорциональности.

120