Компенсационные измерительные схемы.

Эти схемы используют в том случае, если измеряемая неэлектрическая величина преобразуется в напряжение или ЭДС. Суть способа измерения состоит в том, что измеряемый сигнал датчика сравнивается с компенсирующим сигналом, вырабатываемым так называемым потенциометром. Подбор компенсирующего сигнала, равного по модулю и противоположного по знаку измеряемому сигналу, осуществляется вручную или автоматически. В последнем случае измерительный прибор называют автоматическим потенциометром.

Ниже приведена простейшая компенсационная схема (рис. 8.7).

Измеряемая ЭДС E_Х или напряжение U_Х уравновешиваются равным и противоположно направленным напряжением U_К , снимаемым с переменного резистора R_К . Этот резистор имеет два неподвижных и один подвижный контакты. Полное сопротивление этого резистора R включено в цепь источника питания с ЭДС Е, переменное сопротивление R_К пропорционально перемещению х подвижной щетки:

где L – общая длина резистивного слоя, по которому перемещается щетка.

Компенсирующее напряжение U_K также пропорционально перемещению щетки х :

где I – ток, проходящий через резистор R под действием ЭДС Е.

Щетку нужно перемещать до тех пор, пока не будет выполнено условие U_K = U_X. Для определения точного момента, то есть положения щетки, при котором происходит компенсация служит чувствительный прибор – гальванометр или микроамперметр. Он необходим, чтобы зафиксировать положение щетки, при котором ток, текущий через этот прибор, был бы равен нулю и поэтому называется нуль-индикатором (НИ).

О значении измеряемого напряжения можно судит по перемещении движка (щетки) резистора, это перемещение может быть также проградуировано в единицах измеряемой неэлектрической величины.

Т очность компенсационного метода зависит от стабильности тока I в цепи питания резистора R, так как от величины I зависит значение компенсирующего напряжения U_К. Величина I зависит от ЭДС источника питания, поэтому используются либо стабилизированные по току источники питания, либо используется ручная регулировка тока с помощью резистора R_РЕГ при контроле миллиамперметром. Аналогично автоматизации мостовой схемы производится автоматизация вывода на нуль нуль-индикатора. Компенсационный метод обладает нелинейной чувствительностью, она максимальна при крайних положениях движка переменного резистора и минимальна при его среднем положении (рис. 8.8).

9. Датчики температуры

Выбор недорогого и надежного датчика температуры - это актуальная проблема, особенно для тех потребителей, которые впервые сталкиваются с необходимостью измерения температуры. Вот ряд вопросов, на которые необходимо обратить внимание при выборе датчика:

1. В каком температурном диапазоне измеряется температура, и какие допуски по точности измерений необходимы?

2. Возможно ли будет расположить датчик внутри измеряемой среды или объекта? Если «нет», то нужно выбрать радиационные термометры.

3. В каких условиях будет работать датчик (нормальные, повышенной влажности, высоко окислительная атмосфера, пожароопасные, сейсмоопасные и т.д.)?

4. Возможно ли будет демонтировать датчик для периодической поверки и какая долговременная стабильность желательна?

5. Какова должна быть взаимозаменяемость датчиков? Допустима ли индивидуальная градуировка?

6. Актуально ли с получение результата в градусах, или возможно измерение сигнала (сопротивление, напряжение, ток) с последующим самостоятельным пересчетом в температуру?

Важное замечание: в приборах, где сигнал датчика преобразуется в значение температуры, либо другой выходной сигнал, неопределенность измерения должна складываться из составляющей, зависящей от параметров первичного датчика и составляющей, обусловленной точностью преобразования сигнала. Часто потребитель, выбирающий средство измерения температуры, обращает внимание только на вторую составляющую, как правило, приведенную в документации на цифровой прибор или преобразователь. Между тем, необходимо выяснить с какими датчиками работает данный преобразователь и оценить суммарную неопределенность выходного сигнала.

Основные типы датчиков температуры следующие: термометры сопротивления, термопары, термисторы, жидкостные стеклянные термометры, биметаллические термометры, манометрические термометры, радиационные термометры (пирометры, тепловизоры), волоконно-оптические датчики температуры, кварцевые датчики температуры,. Существуют также диодные термометры, магнитные термометры, углеродные термометры, стекло- углеродные термометры и др.