3.1. Компенсаційний метод вимірювання терс термопари.

Для забезпечення вимірювання температури з високою точністю використовуються схеми приладів, які побудовані за схемами компенсаційного типу (потенціометричні). Компенсаційний метод грунтується на зрівноважені (компенсації) вимірюваної ТЕРС термопари рівною по величині, але оберненою по знаку відомою різницею потенціалів, яка утворюється за допомогою допоміжного джерела струму .

Підвищення точності досягається за рахунок вимірювання максимального значення ТЕРС в режимі холостого ходу, коли струм в ланцюгу, утвореному термопарою, схемою компенсації та вимірювальним приладом (гальванометром, електронним підсилювачем) відсутній.

Найпростіша схема компенсації (рис.4) складається із реохорда R, що

під’єднаний до зразкового джерела струму Е, термопари, що вмикається так, щоб її ТЕРС була направлена на зустріч падінню напруги на відповідній частині реохорду R від зразкового джерела Е, та вимірювального приладу НП (нуль-приладу). При цьому завжди можливо знайти таке положення повзунка реохорда D, при якому буде рівність Е_(tх,to)=U_AD, а струм через вторинний прилад (НП) буде відсутній. При нульових показах НП знімають значення ТЕРС по шкалі реохорда, яку, як правило, градуюють в одиницях температури.

Найбільш розповсюджені автоматичні потенціометри з компенсаційною мостовою схемою (рис. 5), яка використовується одночасно, як для компенсації зміни температури вільних кінців (один із опорів мостової схем виготовляють із міді або нікелю і його температура дорівнює температурі холодного спаю термопари), так і для безпосереднього зрівноваження термоелектрорушійної сили термопари напругою вимірювальної діагоналі мосту. Міст постійно розбалансовується за допомогою реохорда (каліброваного змінного опору) R, що приводить до зміни напруги U_bd у вимірювальній діагоналі. Причому зрівноважування відбувається автоматично за допомогою безперервно діючого слідкуючого електронного пристрою ЕП, вхід якого ΔU використовується як показник рівноваги, а вихід - керує реверсивним електродвигуном. Останній за допомогою кінематичної схеми переміщує повзунок реохорда до тих пір поки напруга ΔU= Е_x - U_bd (різниця між ТЕРС термопари та напругою у вимірювальній діагоналі) не буде дорівнювати нулю (повне зрівноважування). Схема автоматичної компенсації зміни температури холодного спаю термопари діє по аналогії із схемою на рис.3.

Рис. 4. Компенсаційна схема Рис.5. Автоматичний потенціометр

вимірювання ТЕРС термопари

На шкалі кожного типу потенціометра вказується: 1) клас точності, що за

лежить від типу потенціометра [в межах 0,5( в основному); 1,0 та 1,5, а для ти-

пу КСП4 - клас 0.25] та 2) - тип термопари, в комплекті з якою він атестований.

3.2.Термоелектричний перетворювач “Ni - Cr/Ni ” з вимірювальним перетворювачем “sitrans tk/tk – h”

Загальний вигляд термопари приведений на рис.6,а. На рис. 6,б показаний вимірювальний перетворювач “ Sitrans TK/TK – H ”, а на рис. 6,в - його розміщення корпусі.

а) б) в)

Рис. 6. Загальний вигляд термопари та перетворювача Sitrans TK/TK– H.

На рис. 7 приведена структурна схема перетворювача Sitrans TK/TK– H.

Вимірювальний сигнал, що надходить від ПВП (термопара ТС або RTD -

платиновий термометр опору ), підсилюється вхідним контуром і надходить у

аналого-цифровий перетворювач 1, де перетворюється у цифровий код. Через гальванічний розділювач 2 цифровий сигнал надходить у мікропроцесорний контролер 3, де відбувається його лінеаризація та коригування у

відповідності із необхідним діапазоном вимірювання. Задання параметрів конфігурування (тип ПВП, діапазон вимірювання) для перетворювача Sitrans TK/TK– H виконується із комп’ютера 6. Для цього використовується з’єднувальний модуль HART- модем, який підтримує програмне забезпечення SIPROM за схемою в два проводи. Керування може здійснюватись і за допомогою спеціального пульта ручного керування. Сигнали, що необхідні для комунікації по HART- протоколу, наклаються на вихідний струмовий сигнал способом частотного перемикання (FSK, Frequency Shift Keying).

Рис.7.Структурна схема“ Sitrans TK/TK – H ”.

Дані про вимірювальний перетворювач, а також завдання на його конфігурування зберігаються у енергонезалежній пам’яті перетворювача. Типи термопар, що можуть бути використані, та їхні метрологічні характеристики: