Электрические термометры сопротивления

К онструкция платинового чувствительного элемента:

1 — платиновая спираль;

2- выводы

3 - термоцемент;

4 — керамический каркас:

5—пай­ка спиралей

Платиновые термометры сопротивления (ТСП) предназна­чены для измерения температур от —260 до 750^юС. Для изме­рения низких температур (до —260°С) применяют ТСП, за­щитная гильза которых заполнена гелием. Медные термометры изготовляют только технические (тип ТСМ)

Для термометров с градуировкой 20, 21 и 22 начальное со­противление (Rо) составляет соответственно 10; 46 и 100 Ом Термометры сопротивления медные ТСМ выпускаются с сопро­тивлением R₀ = 53 Ом (гр. 23) и Rо=100 Ом (гр. 24).

Измерительные приборы термометров сопротивления.

Схемы измерительных мостов для измерения сопротивления термомометров:

а — простейший уравновешенный мост; б — уравновешенный мост с трехпроводным включением термометра;

в— неуравновешенный мост

1 ) Простейшая схема уравновешенного моста показана на рис. а. Термометр сопротивления R_t и расположенные по­следовательно с ним два сопротивления R_л соединительных ли­ний включаются в плечо СВ мостовой схемы. В диагональ DВ моста подается напряжение от батареи Б. Изменяя величину сопротивления R₃, добиваются равенства напряжения в точках А и С, что констатируется отсутствием тока в диагонали АС гальванометром G. Такое положение соответствует равному отношению падения напряжения в плечах обеих ветвей моста. Сопротивление линии 2R_л подгоночной катушкой устанавливается постоянным. Сопротивления R₂ и R₁ полнены (так же как и сопротивление R₃) из манганина.

Эта мостовая схема отличается высокой точностью измерения и практически не зависит от напряжения батареи Б. При нулевом отсчете по гальванометру от­падают погрешности, обусловленные температурой окружаю­щей среды и посторонними магнитными воздействиями.

2) В этом случае передвижной кон­такт не относится к сопротивлению плеча АВ, а включен в диа­гональ СА, сопротивление которой в момент отсчета (при ну­левом токе) практически не имеет значения. Для устранения влияния возможного изменения сопротивления R_л соединитель­ных линий на показания моста (точка В) перенесено к термо­метру.

В трехпроводной схеме влияние величины ΔR_Л на показа­ния будет существенно меньше, чем в двухпроводной схеме.

3) На рис. в показана схема неуравновешенного моста для измерения сопротивления R_t включенного по трехпровод­ной схеме. В диагональ моста СА включается вместо гальванометра миллиамперметр тА. Напряжение питания моста в диагонали ВD должно быть постоянным. Контроль напряжения в диагонали ВD осуществляется включением конт­рольного сопротивления R_к при переключателе в положении 2.

Для установленного значения напряжения при постоянных сопротивлениях R_{1 ,}R_{2 ,}R₃ и R_к сила тока в диагонали СА будет иметь определенное значение, что контролируется миллиамперметром (корректируется R_рег). После того, как уста­новится напряжение Е_BD в точках В и D, переключатель ставят в положение 1 и измеряют сопротивление R_t по силе тока i_CA в диагонали СА

В автоматических уравновешенных мостах движок реохорда перемещается автоматиче­ски. Измерительная схема мостов питается как постоянным, так и переменным током. Последние имеют ряд преимуществ перед мостами -I: измерительная схема питает­ся от одной из обмоток силового трансформатора электронно­го усилителя, т. е. не требуется дополнительного источника пи­тания и отпадает необходимость в применении вибрационного преобразователя.

Питание электронного автоматического уравновешенного моста типа КСМ – 4 подается в диагональ ВD от от­дельной обмотки трансформатора в усилителе ЭУ. Для получения расчетного напряжения на вершинах В и D в диагональ включается балластное сопротивление R_б1 . Термометр R_t вклю­чен по трехпроводной схеме в плечо моста АВ. Реохорд R_Р вместе с шунтирующим сопротивлением R_ш име­ет приведенное сопротивление, равное 90 Ом.

Сопротивления R_n1 +г_n1, и R_Д1 + r_Д1 , определяют пределы измерения по шкале. Значения сопротивлений моста R₁, R₂ и R₃ определяются соответствующим расчетом. Поскольку мост является уравновешенным, нет необходимости строго вы­держивать постоянство напряжения на вершинах В и D. По­этому никаких стабилизаторов напряжения не предусмотрено. Уравновешенные мосты выпускают нескольких модификаций. Они могут быть одноточечными и многоточечными на 6, 12 и 24 точки; класс точности уравновешенных мостов 0,5.

Преобразователи НП-СЛ и ПТ-ТС предназна­чены для преобразования величины сопротивления термометра в унифицированный сигнал постоянного тока от 0 до 5 мА. Преобра­зователь может работать с медными и платиновыми термометрами сопротивления. В качестве вторичных приборов используют само­пишущие или показывающие миллиамперметры. Упрощенная схема преобразователя температуры ПТ-ТС:

I - термометр сопротивления,

II - измерительный мост,

III - магнитный усилитель ,

IV, V - усилитель напряжения,

R_п - подгоночные сопротивления,

Тр - трансформатор

П реобразователь ПТ-ТС состоит из измерительного моста II и трехкаскадного усилителя III, IV, V, охваченного обратной связью по выходному току. Измерительный мост служит для питания термо­метра сопротивления I и выдачи напряжения, пропорционального изменению сопротивления термометра. На первом каскаде усилите­ля, представляющего собой магнитный усилитель III, при появле­нии входного сигнала постоянного тока от измерительного, моста на выходе возникает переменное напряжение. Второй и третий кас­кады являются усилителями напряжения IV, V, кроме того, третий каскад одновременно является выпрямителем. Для этого усилитель напряжения V питается через два диода Д1—Д2 от обмоток транс­форматора, находящихся в противофазе.В цепь каждого диода включен нагрузочный резистор (R9—R10). Если входной сигнал отсутствует, то через оба резистора проходит небольшой ток и на сопротивле­ниях образуются равные падения напряжения, результирующее напряжение на которых, равное их разности, равно нулю. При по­явлении входного сигнала ток че­рез один диод увеличивается, а через другой уменьшается — по­является выходной ток. Падение напряжения при протекании это­го тока через сопротивления обратной связи уравновешивает э.д. с. измерительного моста.

Термометр сопротивления I соответствующей градуировки подключается к преобразователю по трехпроводной схеме на зажимы 2—3—5, при этом сопротивление проводов линии должно быть равно 2,5 Ом. В зависимости от сопротивле­ния нагрузки токовой цепи вторичный прибор подключается к двум зажимам из четырех (7—10).

№11 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Принято шесть видов технических термо­электрических преобразователей с металлическими термоэлект­родами:

1. Платинородий — платиновые преобразователи (платинородий: 90% платины+10% родия) —надежно ра­ботают в нейтральной и окислительных средах, но быстро вы­ходят из строя в восстановительной среде (тип ТПП). К недостаткам пре­образователей этого типа следует отнести малую т. э.д. с. по сравнению с т. э. д. с. других ТЭП. Диаметр термоэлектродной проволокисоставляет 0,3 или 0,5 мм.

2. Платинородий (30% родия) —платинородиевый (6% ро­дия) ТЭП (тип ТПР) имеет градуировку ПР 30/6₆₈. Особен­ностью преобразователя данного типа является то, что он раз­вивает очень малую т. э. д. с. (0,04 мВ при 120 °С и 0,002 мВ при 20°С), что не требует поправки на температуру холодных спаев.

3. Хромель — алюмелевый преобразователь (94% Ni+2% А1 + 2,5% Si+1% 31+0,5% примеси) ТЭП (тип ТХА) имеет гра­дуировку ХА₆₈. Эти ТЭП применяют для измерения температур до 1300 °С. ТЭП типа ТХА хорошо работает в окислительных средах и сравнительно быстро разрушается в восстановительной среде.

4. Хромель — копелевый преобразователь (56% Сu+44% Ni) ТЭП (тип ТХК) имеет градуировку ХК₆₈. Эти ТЭП развивают наибольшую т. э. д. с. из всех стандартизованных ТЭП, что по­зволяет изготовлять измерительные комплекты с узкой темпе­ратурной шкалой, например 0—300 °С.Стандартные ТЭП типа ТХК и ТХА изготавливают из тер­моэлектродной проволоки диаметром от 0,7 до 3,2 мм.

5. Вольфрамрениевый преобразователь (20% рения, тип ВР-5/20) применяют для измерения температуры до 2300 °С в нейтральной и восстановительной средах, а также для изме­рения температуры расплавленных металлов.