6.7. Термоэлектрические приборы
Эти приборы используются для измерения токов высокой частоты. Термоэлектрический прибор (рис. 6.7) состоит из термопреобразователя, термоэлемента и измерительного прибора И магнитоэлектрической системы. Простейший термопреобразователь содержит подогреватель 2 и термопару 1 из двух разнородных проводников, спаянных между собой.
Если через подогреватель термоэлемента пропускать измеряемый ток; (например, высокой частоты), то вследствие нагрева спая в цепи термопары и прибора И будет протекать термоток I0 постоянного напряжения. Так как термо-ЭДС пропорциональна количеству тепла, выделенному в подогревателе, то прибор термоэлектрической системы измеряет действующее значение переменного тока любой формы.
Рис.6.7. Схема включения в цепь измерения термоэлектрического прибора
Шкала термоэлектрических приборов близка к квадратичной, так как термо-ЭДС пропорциональна квадрату измеряемого тока. Чувствительность термоэлементов, определяемая изменением термо-ЭДС в микровольтах, получающимся при изменении температуры спая на 1°С, зависит в основном от материала термопары и температуры спая.
К достоинствам приборов термоэлектрической системы можно отнести высокую чувствительность к измеряемому току, большой диапазон измерения токов, широкий диапазон частот, а также возможность измерения токов сигналов произвольной формы. Недостатком термоэлектрических приборов является неравномерность шкалы, которая в начальной своей части получается сжатой и на участке примерно 20% номинального тока практически не используется. Кроме того, показания приборов зависимы от внешней температуры, имеют тепловую инерцию и чувствительны к перегрузке.
В зависимости от назначения термоэлектрические приборы имеют различные пределы измерения, классы точности и частотный диапазон. Общий частотный диапазон термоэлектрических приборов промышленного типа лежит в пределах от 45 Гц до 300 МГц. Номинальные токи — от 1 мА до 50 А, с применением трансформаторов тока — от 1 до 500 А. Классы точности — от 1,0 до 2,5. На частотах 300 МГц (Т22М) основная погрешность достигает + 5 %.
Примером термоэлектрических приборов являются щитовые миллиамперметры Т20 и Т20Т с внутренним вакуумным термопреобразователем на частоты 50 Гц — 100 МГц, с пределами измерения 75, 100, 250, 500 и 1000 мА. Более высокий класс точности (1,0) имеет миллиамперметр Т15 с термопреобразователем Т105, который имеет номинальный ток 100 мА и погрешность в диапазоне частот 20 Гц — 100 МГц 1-4%.
Для увеличения чувствительности термоприборов и повышения их перегрузочной способности применяются вакуумные термопреобразователи в сочетании с фотогальванометрическими компенсационными усилителями, что позволяет изготовлять микроамперметры с нижним пределом измерения 100 мкА.