Методическое пособие 542

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Л.Н. Никитин, В.Т. Грищенко

Оборудование

для испытаний радиосистем

Учебное пособие

ВОРОНЕЖ 2001

УДК 621.396.6

Оборудование для испытаний радиосистем: Учебное пособие / Л.Н. Никитин, В.Т. Грищенко. Воронеж: Издательство ВГТУ, 2000, 79 с.

В учебном пособии представлено специальное оборудование, позволяющее искусственно воспроизводить воздействие различных внешних факторов, действующих на радиоэлектронные устройства. Материал пособия излагается на основе действующих Государственных стандартов.

Издание соответствует рабочей программе дисциплины “Испытание и диагностика телевизионных систем” и предназначено для студентов специальности 200800 “Проектирование и технология РЭС” дневной и заочной формы обучения.

Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 98 и содержится в файле «ОборудованиеISP».

Табл. ___18____ Ил. ___20____ Библиограф. ___4 наимен.___

Научный редактор д-р техн. наук В.М. Шишкин

Рецензенты: Испытательный центр ОАО “Видеофон”;

доцент физического факультета ВГУ А.Н. Лукин

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.

©Никитин Л.Н., Грищенко В.Т.

©Оформление. Издательство Воронежского государственного технического университета, 2001

3

1 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

В качестве датчиков температуры в испытательной технике применяют термопреобразователи сопротивления [З], термоэлектрические преобразователи, жидкостные термометры, дилатометры и пирометры. Наиболее широкое применение получили термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи. Их выпускают в разных исполнениях в зависимости от способа контакта с окружающей средой (погружаемые, поверхностные), условий эксплуатации (стационарные, переносные), защищенности от воздействия окружающей среды (обыкновенные, пылезащищенные, водозащищенные, взрывозащищенные), герметичности, инерционности, устойчивости к механическим воздействиям (обыкновенные, виброустойчивые). Они различаются также по количеству чувствительных элементов для измерения температуры в одной зоне (одинарные, двойные), числу зон (одно- и многозонные) и выводных проводников (два, три, четыре).

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на использовании свойства чувствительного элемента менять свое сопротивление при изменении температуры. Они могут быть проволочными и полупроводниковыми. Материалом проволочных термопреобразователей является, как правило, медь или платина (табл. 1.1). Чувствительный элемент большинства из них представляет собой спираль, намотанную без механических натяжений на каркас из изоляционного материала. Каркас со спиралью помещен в защитный кожух, представляющий собой металлическую или стеклянную гильзу, заполняемую гелием или порошком окиси алюминия. Важным параметром преобразователя является показатель тепловой инерции или постоянная времени, определяемая как время, в течение которого тело, помещенное в среду с постоянной температурой, нагревается до 63,2 % значения температуры среды. По этому параметру термопреобразователи сопротивления выпускают с малой тепловой инерцией (не более 10 с), со средней (не более 60 с) и с большой (более 60 с), что определяется их конструкцией. По точности измерения температуры термопреобразователи сопротивления делят на пять классов (табл. 1.2). Температурный коэффициент полупроводниковых термопреобразователей (термисторов) более высокий (3-6 % на 1 "С) по сравнению с проволочными (0 4 % на 1°С). Они отличаются большим внутренним сопротивлением, малыми габаритами, высокой механической прочностью, длительным сроком службы и низкой стоимостью. К недостаткам термисторов относят нелинейность и низкую воспроизводимость градуировочной характеристики, что приводит к необходимости их индивидуальной градуировки.

6

Таблица 1.1 - Основные параметры термопреобразователей сопротивления (по ГОСТ 6651-78)

Таблица 1.2 - Допускаемые отклонения параметров термопреобразователей сопротивления

Чувствительным элементом термоэлектрического преобразователя является термопара, представляющая собой два разнородных электрода, соединенных в одной точке (рабочий конец термопары). При неравенстве

7

температур рабочего и свободных концов термопары на последних возникает сигнал (термо-ЭДС), пропорциональный разности температур рабочего и свободных концов. Термоэлектрические преобразователи работают в широком интервале температур. Низкие температуры (до -200 °С) измеряют медь-копелевыми, хромель-копелевыми, хромель-алюмелевыми, желе- зо-константановыми и медь-константановыми термопреобразователями, из которых последние получили наибольшее применение. Для измерения более низких температур термоэлектрические преобразователи применяют редко вследствие их невысокой чувствительности, а также значительных погрешностей, обусловленных паразитными ЭДС. Преобразователи типа ТВР используют в вакууме или в инертных средах, так как при высоких температурах на воздухе они окисляются. В табл. 1.3 приведены основные параметры термоэлектрических преобразователей и формулы для вычисления пределов допускаемых отклонений термо-ЭДС термопар от градуировочных таблиц.

Таблица 1.3 - Основные параметры термоэлектрических преобразователей

Термоэлектрический преобразователь как элемент системы регулирования в значительной степени определяет характеристики температурного устройства испытательной машины. Тепловая инерция термопреобразователя зависит от его конструктивного исполнения, уровня температуры и диаметра термоэлектродов. Выпускают термопреобразователи малой, средней, большой и ненормированной инерционности с показателем тепловой инерции соответственно не более 5, 60, 180 и свыше 180 с для погружаемых и не более 10, 120, 300 и свыше 300 с для поверхностных термопреобразователей. Учитывая высокие метрологические требования,

8

предъявляемые к температурному устройству испытательной машины, применяют термопреобразователи без чехлов, что существенно снижает их тепловую инерцию. Характеристики общепромышленных преобразователей без чехлов и поверхностных преобразователей некоторых типов приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4 - Характеристики термоэлектрических преобразователей

Жидкостные термометры применяют для контроля температуры. По своему назначению термометры делят на лабораторные, технические, медицинские, метеорологические и др. В испытательной технике в основном применяют лабораторные термометры, а также некоторые модификации технических.

Ртутные стеклянные лабораторные термометры по конструкции делят на два типа: А - палочные из массивных капиллярных трубок со шкалой на внешней поверхности; Б - с вложенной шкальной пластиной, заключенной внутри оболочки термометра. Цена деления термометра определяет его группу, а пределы измерения - порядковый номер Основные технические данные термометров приведены в табл. 1.5.

Максимальная температура применения не ртутных жидкостных стеклянных термометров 200 °С. В качестве наполнителей (термометрических жидкостей) используют толуол, спирт, керосин, петролейный эфир. Термометры изготовляют трех типов: А - палочные с наружным диаметром капиллярных трубок 3-12 мм со шкалой на внешней поверхности; Б - с вложенной шкальной пластиной; В- с наружной шкальной пластиной.

9

Таблица 1.5- Основные технические данные лабораторных ртутных термометров (по ГОСТ 215-73)

Все выпускаемые термометры рассчитаны либо на частичное погружение в измеряемую среду (неполное погружение), либо на погружение до считываемой температуры (полное погружение). На термометрах, рассчитанных на частичное погружение, имеется указание о глубине погружения и температуре градуировки.

По ГОСТ 9177-74, изменение показаний термометров с частичным погружением при отклонении температуры окружающей среды от 20 °С на величину до ±10 °С не должно превышать двух делений шкалы.

В испытательных устройствах широко применяют ртутный электроконтактный термометр, в капилляре которого с помощью магнитной головки по винту перемещается подвижный рабочий контакт. Задание требуемой температуры осуществляется посредством установки подвижного контакта по шкале термометра на нужный уровень. По достижении заданной температуры термометр (ртуть) замыкает электрическую цепь регулятора температуры, последний производит необходимые коммутации энергетических агрегатов. Таким образом, ртутные электроконтактные термо-

10