Рис. 7.6. Включение дифференциального индуктивного преобразователя в схему двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя

Разновидностью индуктивных преобразователей являются преобразователи перемещения во взаимную индуктивность двух магнитно связанных контуров. В них коэффициент связи зависит от воздействующей на преобразователь механической величины. Зачастую они выполняются в виде дифференциальных преобразователей (см.9.8) или в конструкциях, аналогичных ферродинамическому измерительному преобразователю.

7.2. Термоэлектрические преобразователи температуры

в цепь простейшей термопары может быть введён третий проводник из материала В. В этом случае, если температура обоих соединений третьего проводника с термопарой будет одинаковой и равной t1, термо-э.д.с. термопары Е будет определяться прежней функцией преобразования, т.е. не будет зависеть от t1. Поддержание неизменным двух температур t0 и t1 доставляет значительные неудобства. Поэтому, когда удлиняют провода термопары для подключения к измерительной схеме, применяют в качестве удлинительных проводов провода из так называемых термоидентичных материалов, не дающих соответственно с проводниками А и Б термо-э.д.с. (обычно в пределах 0 … 100 ºС). Хотя практически любые два разнородных металлических проводника могут быть использованы как термопара, в практике промышленных измерений принято использовать готовые термопары (с паспортной градуировкой, с удлинительными проводами, с арматурой и т.п.), гарантирующие неизменность и воспроизводимость характеристик – стандартные термопары. Стандартных термопар несколько. Мы приведём здесь номинальные статические характеристики (НСХ) наиболее используемых термопар.

Наиболее распространённой для низкотемпературных измерений является медь-копелевая термопара. Номинальная статическая характеристика термопары стандартизована в диапазоне

– 200 … +100ºС (тип МК(М)). Зависимость термо-э.д.с. от температуры t в градусах Цельсия описывается уравнением

E(t,0) = 42,63t + 5,03 10−2 t 2 − 4,5 10−5 t 3 , мкВ.

Из всех промышленных термопар хромель-копелевая (тип ХК (L)) имеет самую большую термо- э.д.с. и отличается высокой линейностью. В соответствии с ГОСТ 3044-84 зависимость термо-э.д.с. термопары в диапазоне – 200…+800 ºС описывается интерполяционным уравнением

Хромель-алюмелевая термопара называется также никель-хром/никель-алюминиевая (тип ХА(К)), является наиболее высокотемпературной (1300 ºС) и жаростойкой среди серийных термопар из неблагородных металлов. Её НСХ во всех странах одинакова (ГОСТ 3014 – 84 и стандарт МЭК 584 – 1 – 1977). Аппроксимирующий полином

в диапазоне – 200 …0 ºС

Платинородий-платиновая термопара ПР10/0 более точная, чем другие термопары, она почти всегда применяется как образцовая термопара. Условное обозначение термопары ПР10/0 – ПП(S). Значения термо-э.д.с. по всем стандартам одинаковы. Интерполяционное уравнение имеет следующий вид:

в диапазоне 0 – 630,755 ºС

56

в диапазоне 630,755 … 1064,43 ºС

Номинальные статические характеристики (НСХ) преобразования термопар по стандартам МЭК 584 – 1 – 1977 и ГОСТ 3044 – 84 приведены в таблице.

Таблица

Номинальные статические характеристики (НСХ) преобразования термопар по стандартам МЭК 584-1-1977 и ГОСТ 3044-84

Измерительные схемы для работы с термоэлектрическими преобразователями разделяются на два вида:

спотенциометрами, измеряющими непосредственно термо-э.д.с.;

смилливольтметрами, измеряющими термо-э.д.с. за вычетом падения напряжения в термопаре и соединительных проводах.

Шкалы этих приборов градуируются в единицах температуры. Шкалы действительны, если температура холодного спая неизменна и равна градуировочной температуре t0, в противном случае, требу-

ется коррекция показаний, как следует по НСХ, нелинейно зависящая от отклонения действительной температуры холодного спая от t0 (подробнее, см.9.11).

7.3. Терморезистивные преобразователи температуры

Терморезистивные преобразователи температуры являются параметрическими преобразовате-

лями.

Принцип работы терморезистивного преобразователя основан на зависимости омического сопротивления проводника от температуры. Эта зависимость проявляется в проводниках и полупроводниках. Поскольку в процессе производства крайне затруднительно получить идентичные параметры у полупроводниковых терморезисторов, для целей измерения температуры их используют редко. Стандартными терморезисторами являются проводниковые (металлические) резисторы, изготовленные из металлической проволоки с заданными свойствами. Термометрическими материалами терморезисторов являются платина, медь и никель. Международным документом, регламентирующим технические и метрологические параметры промышленных терморезисторов, является Публикация 751-83 МЭК, распространяющаяся только на платиновые терморезисторы. ГОСТ 6651-84 предусматривает кроме платиновых также медные терморезисторы.

57

Функция преобразования этих терморезисторов имеет вид:

Rt = wt R0 ,

где Rt – сопротивление терморезистора при температуре t в ºС; R0 – сопротивление терморезистора при температуре t = 0ºС;

wt – функция, описывающая зависимость изменения сопротивления от температуры.

Характеристикой применяемого материала является w100:

w100 = R100 °C / R0 °C .

Для платиновых терморезисторов с w100 = 1,385:

для диапазона температур – 200 … 0 ºС

wt =1 + 3,90802 10−3 t − 5,802 10−7 t 2 − 4,2735 10−12 (t −100) t 3 ;

для диапазонов температур 0…850 ºС эту формулу следует использовать без последнего члена. Для медных терморезисторов с w100 = 1,428:

для диапазона температур – 200 … +185ºС

wt =1 + 4,11 10−3 (t −13,7) ;

для диапазона температур – 10 … +200ºС

wt =1 + 4,28 10−3 t .

Величины сопротивлений терморезисторов при 0ºС R0 стандартизированы и составляют:

уплатиновых терморезисторов 1; 10; 50; 100 и 500 Ом,

умедных терморезисторов 10; 50 и 100 Ом.

Средствами измерения сопротивления терморезисторов являются мостовые, потенциометрические и логометрические цепи. При этом измерительный ток не должен вызывать изменение сопротивления при 0 ºС, превышающее 0,001 R0; при этом номинальное значение тока следует выбирать из ря-

да: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 50,0. Выбираемая величина тока зависит от условий теплообмена терморезистора с измеряемой средой.

На рис.7.8 показаны примеры измерительных схем.

Рис. 7.8. Схемы измерения температуры с использованием терморезистора: а) потенциометрическая; б) логометрическая; в) мостовая

58