Министерство общего и профессионального образования РФ.

Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики.

Кафедра теплофизики

Лабораторная работа №3

“ Градуировка термометра сопротивления.”

Выполнила: студентка

группы ИС-02

Павлова Н.

Принял: Устюжанин А. Я.

Обнинск, 2004г.

Цель работы: Провести градуировку термометра сопротивления по точкам таяния льда (0°С), кипения воды (t_H2O)

Схема установки.

Измерительная схема экспериментальной установки пред­ставлена на рисунке. Сопротивление термометра сопротивле­ния измеряется потенциометрическим методом, т.е. путем сравнения с образцовым сопротивлением. Измерительным при­бором является потенциометр Р368.Потенциальные и токовые провода термометра сопротив­ления (Rt) подсоединяются к соответствующим клеммам на колодке (КК). Переключателем (П) термометр включается в цепь рабочей батареи (РБ). В эту же цепь последовательно с термометром сопротивления включено образцовое сопротивление ( Rэ ). Ток в цепи регулируется магазином сопротивлений (РЗЗ) и контролируется по миллиамперметру (mA). Переключателем (П₁) на клеммы (X) потенциометра P368 могут быть поочередно включены термометр сопротивления (Rt) и образцовое сопротивление (Rэ ). С помощью переключателя (II) можно изменить направление тока, при этом полярность на клеммах переключателя (П ) не изменится.

Упрощенная принципиальная схема потенциометра Р368:

АК – компенсатор

1АК – включение АК при настройке рабочего тока

2АК – включение АК при поверке приборов

3АК – включение АК при установке напряжения в параллельной цепи ваттметра

И – указывающий прибор АК

1П₁ и 1П₂ – переключатели пределов измерения

2П и 3П – переключатели I и II декад

7П – переключатель декады фиксированных напряжений

8П – декада нормального элемента

Обозначения зажимов:

Х – измеряемое напряжение

ДН – делитель напряжения

НЭ – нормальный элемент

Э – экран

Полуавтоматический потенциометр Р368 предназначен для проверки градуировки вольтметров, амперметров и ваттметров на постоянном токе, а также для измерения токов, напряжений и сопротивлений.

Потенциометр состоит из неавтоматической части, имеющей две декады ручной компенсации измеряемого напряжения, декады фиксированных напряжений, декады НЭ и автоматической части – автокомпенсатора напряжения (АКН). АКН работает со встроенным усилителем.

Измеряемая ЭДС подключается к зажимам «Х». Основная часть измеряемого напряжения компенсируется на декадах I и II неавтоматической части потенциометра. Разность между измеряемой ЭДС и компенсационным напряжением автоматически уравновешивается и измеряется АКН. Выбор предела измерения потенциометра осуществляется переключателем 3.

Краткая теория:

Действие термометра сопротивления основано на изменении электрического сопротивления металлических проводников в зависимости от температуры. Так как при нагреве металлы увеличивают своё сопротивление, зная зависимость сопротивления проводника от температуры и определяя это сопротивление при помощи электроизмерительного прибора, можно судить о температуре проводника.

Чувствительный элемент термометра сопротивления состоит из тонкой спиральной проволоки (обмотка), изолированной и помещенной в металлический защитный чехол с головкой для подключения соединительных проводов. Для изготовления термометров сопротивления широко используются платина и медь.

Градуировка платиновых термометров сопротивления в интервале температур от 0⁰С до 660⁰С производится по трем реперным точкам – точка таяния льда - 0⁰С, точка кипения воды – 100⁰С и точка кипения серы – 444⁰С. Сопротивление платинового термометра в этом интервале температур находится по формуле

R_t = R₀*(1+A*t+B*t²), (1)

где R_t – сопротивление термометра при температуре t⁰C, R₀ – сопротивление термометра при температуре 0⁰С, A,B – постоянные, определяемые по точкам кипения воды и серы.

Если в уравнении (1) определены все постоянные, то температура может быть вычислена по сопротивлению термометра в виде

t = [(R₁/R₀ – 1)+B*t₁²] / (A+2*B*t₁) (2)

Вычисление по формуле (2) проводятся по методу последовательных приближений. В первом приближении температура вычисляется по формуле

t = (R₁/R₀ – 1) / A (3)

во втором по формуле (2). Обычно бывает достаточно второго приближения.

Таким образом, градуировка платинового термометра сопротивления сводится к определению постоянных R₀,A и B. Сопротивление R₀ измеряют непосредственно. Для определения А и В измеряют сопротивление термометра при температуре кипения воды - R_t(H₂O) и при температуре кипения серы R_ts = 121,5 Ом.

Градуировка медного термометра сопротивления производится по двум реперным точкам: таяния льда – 0⁰С и кипения воды – t_(H20)⁰C. Сопротивление медного термометра в интервале температур от 0⁰С до 180⁰С находится по формуле

R_t = R₀*(1+αt), где R₀ измеряется непосредственно, α – определяется по сопротивлению при температуре кипения воды.

Таблица проведенных измерений.

	T=0 0C		T=90,4 0C
	прямой	обратный	прямой	обратный
Ut, мВ	24.6	24.6	31.09	31.07
	24.65	24.6	31.08	31.07
	24.63	24.6	31.06	31.06
Un, мВ	53.5	53.44	50.02	50.0
	53.5	53.42	50.01	49.99
	53.47	53.41	50.01	49.98
Rt, Ом	45.98	46.03	62.16	62.14
	46.07	46.05	62.15	62.15
	46.06	46.06	62.15	62.14

R_k=100(Ом)

1. <Ut> = =24.6 (мВ)

<Un> == 53.46 (мВ)

Rt== 46 (Ом)

2. <Ut> = =31.075 (мВ)

<Un> == 50 (мВ)

Rt== 62.15 (Ом)

Расчет погрешностей:

T ()

T_α,n*,

1)U_n,сл==0.05 (мВ)

U_t,сл==0.028 (мВ)

2)U_n,сл==0.016 (мВ)

U_t,сл=2.6*=0.011 (мВ)

1)

2)

Расчет постоянных А и В:

A=3.93*10^-3

B= -5.4*10^-8

Зависимость относительного сопротивления платины от температуры:

Вывод: в ходе работы была проведена градуировка платинового термометра сопротивления по двум реперным точкам: таяния льда и кипения воды, а также оценена погрешность эксперимента. И результаты представлены в таблице:

U	0 0С		90.4 0С
	U, мВ	Urt Un ,мВ	Ud Ut , мВ	RUn ,мВ
	24.6±0.32	53.46±0.32	31.075±0.34	50±0.32
Rt, Ом	46±0.644		62.15±0.746
A	3.93*10-3
B	-5.4*10-8