книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

ной оценке являются лучшими до температуры 1300—1600° С. Изготовляются из проволоки диаметром 0,5 и 1 мм, которая изо­ лируется фарфоровыми бусами или трубками.

1600—1800° С. Не требуют введения поправки на температуру хо­ лодных спаев, так как при 20° С развивают очень малую т .э. д. с. (около 0,002 мВ) .

3. Х р о м е л ь - а л ю м е л е в ы е — обозначение ТХА. Приме­ няются до температуры 1100—1300° С. На эти термопары наибо­

алюмель) — обозначение ТНС. Применяются для измерения тем­ пературы 300—1000° С и не требуют введения поправок на тем­ пературу холодных спаев, так как до 200° С т. э. д. с. близка

кнулю.

Вотдельных случаях могут применяться нестандартные тер­ мопары: медь-константановые, железо-константановые,. медь-ко- пелевые, железо-копелевые и др. Однако все они требуют инди­ видуальной градуировки.

Д л я измерения высоких температур (до 2300° С) применяют­ ся вольфрам-молибденовые, вольфрам-рениевые термопары и не­ которые другие. В специальных случаях применяются полупро­ водниковые термопары, которые развивают т. э. д. с , в 5—10 раз

Цк — температура, показываемая прибором, °С;

Л— температура свободного конца, при которой производилась градуи­ ровка, °С;

tQ— действительная температура свободного конца термопары, °С; Ктп— безразмерный коэффициент, зависящий от типа термопары и интер­

вала измеряемой температуры.

Наиболее распространенным и эффективным методом устра­ нения погрешности за счет изменения температуры свободных

\

ленных и специальных целей. На рис. 42, а и б показаны конст­ рукции защитных чехлов термопар из неблагородных металлов, предназначенных для измерения температуры жидкостей, пара и газов, а на рис. 42, в — защитный чехол стационарной плати-

Рис. 42. Некоторые типы защитной арматуры промышленных термопар.

яородий-платиновой термопары, предназначенной для измерения температуры различных сред в промышленных и лабораторных условиях.

Передаточные функции термоприемников, состоящих из тер­ мопар и защитных чехлов, подобных показанным на рис. 42, опи­ сываются уравнением

(TiP+ 1)(Т2р+ 1)

при этом значения постоянных времени Т зависят от типа защит­ ной арматуры и коэффициента теплоотдачи, между термоприем­ ником и окружающей средой. Например, для термоприемника с защитным чехлом (типа ТХА-284Т) при коэффициенте тепло­ отдачи а = 600 Вт/(м 2 - К) постоянные времени Ту и Т2 равны со­ ответственно 55 и 14 с, для термопары другого типа (ТПП-П) — соответственно 48 и 10 с.

Для уменьшения тепловой инерции используются термопри­ емники с открытым или приваренным к защитному чехлу рабо­ чим спаем термопары. Их передаточная функция описывается уравнением

сотен последовательных витков тонкой изолированной проволо­ ки (медной, алюминиевой), помещается в магнитное поле по­ стоянного магнита 3. Для формирования равномерного радиаль­ ного магнитного потока служит цилиндрический сердечник 4. При прохождении тока по рамке возникают силы Fi и F2, на­ правленные в разные стороны и стремящиеся повернуть рамку вокруг ее оси. Если рамка прямоугольная и состоит из п витков длиной /, то силы

Противодействую­ щий момент создается спиральными пружина­ ми 2 (нижняя не пока­ зана), которые также служат для подвода

т.э. д. с. к рамке.

Внекоторых типах милливольтметров рам­ ка крепится с помощью двух вертикальных тон­ ких ленточных растя­

жек (подвесок) из фос- Рис. 44. Схема милливольтметра для изме-

ные пружинки, служат для создания противодействующего мо­ мента и для подвода тока к рамке. Величина противодействую­ щего момента силы для спиральных пружинок и растяжек про­ порциональна модулю упругости материала и углу поворота подвижной системы ф. Таким образом, можно записать:

Изменение В и Е практически не влияет на показания при­ бора, так как с изменением температуры они меняются почти оди­ наково. Поэтому можно записать:

Из уравнения (183) видно, что шкала магнитоэлектрического прибора равномерная и чувствительность постоянна в любом ме­ сте шкалы. На основании уравнения (183)

Подставляя это выражение в уравнение (183), получаем

нию цепи, т. е. зависит от длины соединительных проводов и тем­

статочно большим, включая последовательно с рамкой дополни­

рольного напряжения Е проходит по цепи, в которую между точ­ ками b и с включено переменное сопротивление Rp, называемое реохордом. Реохорд представляет собой калиброванную прово­ локу длиной L . Разность потенциалов между точкой b и любой промежуточной точкой Д, где находится скользящий контакт — движок реохорда, будет пропорциональна сопротивлению і ? й д . (При этом не учитывается постоянное вспомогательное сопротив­ ление Инэ, служащее для контроля и настройки рабочего тока от источника Е, о чем будет сказано несколько ниже. Такое до­ пущение вполне закономерно и в то же время оно несколько упро­ щает дальнейшие выводы.) Последовательно с термопарой при помощи переключателя П включается чувствительный милли­ вольтметр НП — нуль-прибор, который является индикатором наличия тока в цепи термопары. Термопара подключается таким образом, что ее ток на участке Яьд, идет в том же направлении,

ка нуль-прибора не перестанет отклоняться от нуля. Очевидно,

т

да Rbc и не зависит от других сопротивлений. Реохорд Rb0 мо­ жет быть снабжен шкалой, отградуированной в милливольтах или в градусах температуры.

же компенсационным методом. Для этого в схему потенциомет­ ра вводится дополнительный контур с нормальным элементом НЭ. Обычно это ртутно-кадмиевый гальванический элемент Вестона, развивающий при 20° С э. д. с , равную 1,0183 В, и сохра­ няющий ее в течение длительного времени при малых нагрузках. НЭ подключается с помощью переключателя Я к концам сопро­ тивления #нэ,так что его э. д. с. направлена навстречу э. д. с. вспомогательного источника тока Е. Регулируя силу тока в ком­ пенсационной цепи сопротивлением R, добиваются того, чтобы

При измерении т. э. д. с. термопары переключатель П перево­ дят из положения К в положение И. Перемещая движок Д рео­ хорда Rp, находят положение, при котором разность потенциа­ лов между точками b и с равна т. э. д. с. термопары. При этом сила тока в цепи термопары равна нулю, а следовательно,

Таким образом, измерение т. э. д. с. компенсационным методом осуществляется при отсутствии тока в цепи термопары. Поэтому сопротивление цепи, состоящей из собственно термопары, со­ единительных проводов и НП, не оказывает влияния на резуль­ таты измерения, что является достоинством метода.

Компенсационный метод измерения э. д. с. применим также и при переменном токе. Однако в этом случае точность изме­ рения несколько ниже, а приборы, работающие на переменном токе, более сложны. Это обусловлено необходимостью уравно­ вешивания измеряемого переменного напряжения компенсирую­ щим напряжением с идентичной формой кривой, а также отсут­ ствием образцовой э. д. с. переменного тока, аналогичной нор­ мальному элементу постоянного тока.

Применяются переносные (контрольные) потенциометры, предназначенные для непосредственного измерения э. д. с. ком­ пенсационным методом в цеховых и лабораторных условиях при поверочных и градуировочных работах, и образцовые, служащие для точных измерений. Их измерительные схемы аналогичны