Тема 12. Вимірювання температури.

Методи вимірювання теиператури можна поділити на контактні та безконтактні. При контактному методі чутвивий елеметн вимірювача температури знаходиться безпосередньо в середовищі, температура якого вимірюється. Безконтактний метод грунтується на властивості тіл, що мадть температуру більше абсолютного нуля, випромінювати теплове випромінювання, за енергією якого визначається температура досліджуваного тіла.

3.12.1. Вимірювання температури контактним методом.

Вимірювання температури контактними методами засновано на використанні термометрів розширення і вимірювальних установок, які складаються з первинних вимірювальних перемворювачів та вторинних електровимірювальних приладів. Залежно від конструкції і системи відчиту термометри розширення поділяються на: термометри скляні різинні і манометричні термометри. Принцип дії термометрів розшинення грунтується на залежності обєму заповнювача чутливого елемента термометра від температури. Покази скляних рідинних термометрів відчитуються по шкалі за величиною стовпчика робочої рідини в капілярній трубці термометра.

Дія манометричних термометрів міститься у перетвоненні, зміні обєму заповнювача як функції температури у зміну паралельного тиску, що врівноважується силою пружної деформації, прцжного елемента показчика вимірюваної температури.

Як первині вимірювальні перетворювачі температури використовуються термоелектричні перетворювачі (ТП) – термопари і термоперетворювачі електричного опору (ТО) – дротяні терморезистори на та напівпровідникові темоперетворювачі опору (термістори).

Принцип дії термопари грунтується на використанні термоелектричного ефекта, сутність якого міститься у виникненні термоелектрорушійної сили (термо ЕРС) в колі, що складається з двох різнорідних провідників або напівпровідників – термоелектродів, якщо температура мсця зєднання електродів (так званого гарячого або робочого спаю) і температура вільних (холодних) кінців неоднакова.

Найбільш поширеними термопарами є хромель-алюмелієві (-50...+1000С), хромель-копелеві (-50...+600С).

Принцип дії термоперетворювачів опору грунтується на використанні властивасті провадників чи напівпровідників змінювати свій електричний опір при змінюванні температури. Відповідно до держстандарту дротяні терморезистори випускаються 2 типів: платінові (ТОП) і мідні (ТОМ).

Температурні інтервали для ТОП (-100...+1300С), ТОМ (-100...+180С).

Кількість типів термісторів досягає ста. Температурний діапазон для термісторів

(-200...+300С). Вихідними інформативними параметрами термоелектричних і терморезісторних перетворювачів є напруга і опір відповідно. Тому в парі з ТП і ТО як вторинні вимірювальні прилади використовуються прилади для вимірювання цих електричних величин. При цтому як правило втонинні прилади проградуйовані з врахуванням йункції перетворювання вимірювального перетворювача в одиницях температури.

В парі з термопарами використовуються мілівольтметри або автоматичні показуючі чи реєструючі потенціометри постійного струму.

В парі з терморезисторними перетворювачами використовуються автоматичні вимірювані мости і потенціометри (компенсатори).

Схема автоматичного потенціометра постійного струму для вимірювання термо ЕРС має такий вигляд

Вимірювана термо ЕРС Е_Т тут зрівноважується компенсуюсою напругою U_K, яка утворюється між вершинами А і Бмостового кола, яке живиться від стабілізованого джерела живлення Е. Різниця вимірюванної термо ЕРС і компенсуючої напруги надходить на вхід перетворювача П постійної напруги у перемінну напругу, підсилюється за допомогою підсилювача змінного струму ПС і подається на обмотку реверсивного двигуна РД, який переміщує повзун реохорда R_P до тих пір поки не настане рівновага напруг Е_Т і U_K. Положення повзуна реохорда вказує значеня вимірюваної ЕРС. Шунт реохорда R_Ш призначений для забезпечення узгодження діапазона вимірюваної термо ЕРС з параметрами моста.

Схема автоматичного вимірювального моста перемінногоструму для вимірювання опору терморезистора може мати такий вигляд

В цій схемі різниця напруг між вершинами моста А і Б дорівнює нулю при виконанні умови .

Очевидно, що в такому разі реверсивний двигун РД буде переиіщувати повзун реохорда R_P до тих пір, поки ця умова не буде виконана. При цьому положення повзуна реохорда при U_ВИХ=0, тобто приостановці РД двигуна буде вказувати по значенню вимірюваного опору R(t), а отже і на значення вимірюванохо метператури.

Шунт R_Ш призначений для забезпечення узгодження опору терморезистора з параметрами моста.

Певною специфікою використання терморезисторного ефекта має вимірювання температури ряду енергетичних обєктів (обмоток трансформаторів, електричних машин, кабелів і т.п.). Застосування окремих термоперетворювачів тут може бути неефективним у звязку з тим, що через інертність цих обєктів може мати місце відставання температури терморезисторів від температури обєкра. Ефективним в цьому випадкв є вимірювання температури за опором безпосередньо самої мідної обмотки електичної машини, трансформатора або іншого електричного апарату.

Схема вимірювання має такий вигляд

Працює схема таким чином: по обмотці досліджуваного обєкта додатково до робочого змінного струму пропускають незначний постійний струм від джерела постійного струму ДПС.Вимірювання опору обмотки за постійним струмом здійснюється через вимірювання постійного струму і падіння напруги від цього струму на відповідних обмотках (метод амперметра-вольтметра). Фільтри Ф призначені для розвязки кіл постійного (вимірювального) і перемінного (робочого) струмів.