Измерение температуры термопреобразователями сопротивления. Методические указания к лабораторной работе

определенной температуре, отмеченной красной чертой на шкале милливольтметра [3]. Для контроля разности потенциалов Uab переключатель ставят в положение 2 и с помощью реостата R устанавливают стрелку милливольтметра точно на красной черте. После этого переключатель ставят в положение 1 и по шкале милливольтметра снимают значение измеряемой температуры. Применение стабилизированных источников питания исключает необходимость контроля. Эти мосты используются иногда газоанализаторах.

Описание установки и порядок выполнения работы

5

6

2

3

4

1

2

Рис.5. Внешний вид установки:

1 – тумблер питания; 2 – блок питания 24В.; 3 - эмулятор печи ЭП10; 4 - нормирующий преобразователь НТП-1;

5 - измеритель–регулятор ТРМ201; 6 – ртутный термометр

11

Электрическая схема и приборы, используемые в данной работе, приведены на рис. 6. На стенде (рис. 5-6) установлен эмулятор печи ЭП10, в нагревательный элемент которого помещён термопреобразователь сопротивления Rt1. Изменение сопротивления датчика воспринимает нормирующий преобразователь НТП-1, формирующий на выходе стандартный токовый сигнал 4-20 мА, пропорциональный измеряемой температуре. Этот сигнал поступает на вторичный измеритель–регулятор ТРМ201 с цифровой индикацией температуры.

Рис. 6. Схема установки

Необходимо обратить внимание на то, что лабораторный стенд функционирует полностью автономно и не требует предварительных настроек, выполнение работы начинается сразу после подачи питания! При этом автоматически последовательно реализуются два режима: нагрев (прямой ход) и охлаждение (обратный ход). Измерение температуры с помощью термопреобразователя сопротивления в комплекте с универсальным

12

нормирующим преобразователем и измерителем-регулятором производится в следующем порядке:

1.Подготовить таблицу 2 и получить у преподавателя значения контрольных точек температуры наблюдаемых по ртутному термометру (рис. 5 поз. 6).

2.Подать электропитание на установку (рис. 5 поз. 1) и одновременно для заданных контрольных точек начать снимать показания температуры с ТРМ201 (красный индикатор). Занести полученные результаты в таблицу 2 (прямой ход).

3.После окончания режима нагрева (прямой ход) измерительрегулятор ТРМ201 автоматически переключится в режим охлаждения (обратный ход). Необходимо продолжать снимать показания при снижении температуры. Занести полученные результаты в таблицу 2 (обратный ход).

4.После выполнения всех измерений выключить электропитание стенда.

Обработка и оформление результатов эксперимента

1. Рассчитать абсолютные и относительные приведённые к диапазону погрешности, полученные экспериментально. Абсолютная погрешность вычисляется по формуле:

t tи tрт ,

где tи - показания измерителя-регулятора; tрт - показания ртутного термометра.

2. Найти среднеквадратичную относительную погрешность комплекта. Приведённая к диапазону погрешность вычисляется по

Nmax – верхняя граница измеряемого диапазона (+150 0C).

13

3. Рассчитать среднеквадратическую относительную погрешность комплекта, состоящего из термопреобразователя сопротивления, нормирующего преобразователя и измерителярегулятора по формуле:

ТС2 П2 И2 Д2 Н2 ,

где ТС - приведённая относительная погрешность термометра сопротивления, равная 0,8%; П - приведённая погрешность нормирующего преобразователя, равная 0,25%; И – приведённая погрешность измерителя-регулятора 0,5%; Д – динамическая приведённая погрешность эмулятора печи, равная 0,6 %; Н – приведённая погрешность неравномерности прогрева эмулятора печи, равная 0,8%.

Полученное значение является допустимой погрешностью комплекта.

4. Сравнить с максимальной (по модулю) из найденных приведённых погрешностей ПР. По результатам сравнения сделать вывод о пригодности измерительного комплекта.

Вывод: Измерительный комплект (не)годен, так как его максимальная приведенная погрешность ПР (значение) (не)превышает допустимую среднеквадратичную (значение).

14

Таблица 2

Результаты измерения показаний ТРМ201и расчёта приведённых относительных погрешностей

измерительного комплекта

Контрольные вопросы

1.Какой принцип положен в основу работы термопреобразователя сопротивления? Какие материалы используются для изготовления их чувствительных элементов?

2.Какими свойствами должны обладать металлы, применяемые в качестве чувствительных элементов датчиков?

3.Устройство технических платиновых и медных термопреобразователей сопротивления.

4.Отличие полупроводниковых (терморезисторов) от металлических термопреобразователей сопротивления.

15

5.Что такое градуировка термопреобразователя сопротивления? Какие обозначения имеют стандартные градуировки технических платиновых и медных термопреобразователей сопротивления?

6.Уравновешенные мостовые схемы. Назначение, устройство, условие равновесия. Достоинства и недостатки.

7.Неуравновешенные мостовые схемы. Назначение, устройство. Достоинства и недостатки.

8.Трёхпроводная схема подключения термометра сопротивления в измерительный мост. Её преимущества.

9.Какова цель и порядок проведения лабораторной работы? Обоснуйте её результаты.

ЛИТЕРАТУРА

1.Приборы измерения и контроля систем управления технологическими процессами : методические указ. к лабораторным работам / сост.: В.М.Анкудинов [и др.]; Казан. гос. технол. ун-т. – Казань, 2002. – 60 с.

2.ГОСТ 6651–94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. – Взамен ГОСТ 4.174–85; введ. 1999-01-01. – Минск. : Изд-во стандартов, 1998. – 26 с.

3.Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами : учебное пособие / сост.: А.Р. Герке [и др.] ; Казан. гос. технол. ун-т. – Казань, 2007. – 80 с.

Ответственный за выпуск доц. М. М. Андреева

Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета

Офсетная лаборатория Казанского национального исследовательского технологического университета 420015, Казань, К. Маркса, 68

16