Элементы потенциометрической схемы

1) Нормальный элемент. Образцовая мера эдс. Обратимый гальванический элемент. Зависящий от температуры. Гальванический элемент, эдс которого меняется по закону с температурой. Рис Дима.

Классы точности нормальных элементов достаточно высоки: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005.

Типы нормальных элементов: Х-480, НЭ 65, Х-482. Нормальные условия применения . Достаточно низкое внутреннее сопротивление 500-1000 Ом.

Эксплуатация нормального элемента характеризуется тем, что:

- нельзя наклонять и тем более переворачивать нормальный элемент, он должен находится в вертикальном положении (разрешенное отклонение ). У Х-480 +-45^о

Поэтому переносить, перевозить их можно только с сопровождающим.

- через нормальный элемент нельзя пропускать даже относительно маленькие токи. Предельный ток, который можно пропустить 0,01 мкА (если пропустить 1 мкА, то минимум 24 часа отдыха).

Поэтому нормальный элемент можно подключать проверяя только потенциометром (нельзя мультиметром или вольтметром).

, R – внутреннее сопротивление нормального элемента.

При температуре 20^оС ЭДС нормального элемента принимает значения в интервале:

Если температура от 10 до 40 ^оС, то есть аппроксимированная формула:

,

– температура в ^оС

если ЭДС в В, а в ^оС

НЭ 65 или Х-480

2) Нуль-гальванометр (нужен для фиксирования протекающего через него тока). Обязательно наличие для него двухсторонней шкалы, очень часто не имеет градуировки, т.к. чаще всего задачей является показывать ноль.

3) Реохорд.

???

Достигается комбинированием реохорда и декадных переключателей.

???

Недостатки реохордов:

- в месте контакта может произойти разрыв цепи и тогда можно запороть гальванометром (т.е. паразитная ЭДС или разрыв в месте контакта).

- ???

Декадные переключатели можно комбинировать как с реохордом, так и между собой.

4) Источники питания.

Основное требование к ним – стабильность. Поэтому в качестве источников питания используются либо батареи ????. Они выдают напряжение от 1 до 4В.

Характеристики:

На каждые 10В изменения питания погрешность не превышает . Температура . ЭДС электрического шума . Дрейф за 3 минуты, за 8 часов .

5) Сопротивление и

– постоянное ??? сопротивление

– переменное сопротивление

Внешние сопротивления. Требования:

- стабильность сопротивления

- известная зависимость от температуры

Конструкционно они выполнены в виде катушек (Р310, Р321, Р331).

Катушка диаметром 110 мм и высотой 170 мм. Сверху на ней 4 вывода: 2 токовых, 2 потенциометрических. Номинальные значения изменяются от 0,001 Ом до 100 кОм. Класс точности 0,01; 0,005. Рабочая область температур от 15 до 30 ^оС.

Более современный: мера Р3030. 55х50х68 мм, 4 клеммы. Те же самые пределы по номиналу, но они характеризуются значительно более высоким классом точности: 0,005; 0,002; 0,001. Однако температурная область 20 ± 5 ^оС.

7) Сопротивление для настройки тока r.

Оно внешнее, это магазин сопротивлений (как правило).

R содержит 6-8 порядков сопротивлению

Р327	МГР-63	Р4830	Р4831
0,1	0,01	0,01; 0,1; 1	0,001	Ступень младшей декады, Ом. (Р4830 выпускается в трех модификациях)
6	7	8	8	количество декад
0,01	0,05/4*10-6	0,05/2,5*10-5 (10-6; 10-7)	0,02/2*10-6	класс точности
0,1	0,1	0,5	0,05	номинальная мощность, Вт

Устройство и типы потенциометров

Потенциометры делятся на несколько больших групп:

1) Переменного тока

2) Постоянного тока:

* переносные (контрольные)

* прецизионные (лабораторные). Как правило ящик, на передней панели которого выведено все остальное (клеммы, переключатели, кнопка пуск/стоп).

* автоматические (не имеют ни гальванометра, ни декадных переключателей)

Термометры сопротивления

Это с одной стороны чувствительные, а с другой достаточно точные датчики температуры. Работают от 0,5К до 1400^оС.

Принцип действия основан на зависимости сопротивления материалов датчиков от температуры.

В качестве вторичных приборов используются потенциометры, мосты и другие СИ.

Достоинства:

- высокая точность измерения температуры

- возможность передачи показаний на большие расстояния

- возможность автоматической записи показаний

- возможность использования в целях автоматического регулирования и управления процессами.

Существенно:

- большая инерционность чем у термопары

- сложность изготовления (их изготавливают на специализированных предприятиях)

- необходимость дополнительного источника питания и меры образцового сопротивления

Материалы:

В основном металлы.

Требования:

1) Высокое значение температурного коэффициента сопротивления.

,

– температура при 0^оС

– температура при 100 ^оС

Для металлов

Для Fe и Ni

2) По возможности линейная зависимость сопротивления от температуры.

3) Большое значение удельного сопротивления металлов .

4) Постоянство физических и химических свойств.

5) Постоянство состава материала.

Наиболее подходящий металл – платина ( , ).

Используется экстраполяционный полином. При T<0 полином 4-й степени, при T>0 квадратный. От -200 до 0^оС.

От 0 до 600 ^оС

Важной характеристикой является степень чистоты об отсутствии механических дефектов.

В качестве характеристики чистоты выступает отношение:

для платины технические

образцовые сопротивления

Спектрально чистая платина: 1,39250

МТШ-68. Для нее была специально выплавлена такая платина.

Вторым по популярности металлом является Cu.

Из меди делают промышленные термометры сопротивления.

+ дешевизна

+ почти линейная зависимость R(t) в температурном интервале 0-300^оС

+ сравнительно большое

- малое значение

Кроме Cu используется еще Fe и Ni, но их характеристики не стандартизированы.

Кроме Me их широко применяются Ge, In-диевые ???

Их недостаток – их характеристики не сохраняются после нагревания.

Сами проводники изготавливаются из окислов, сплавов.

Устройство:

Значение номинала стараются делать как можно больше. Диаметр проволоки от 0,05 до 0,2мм (используется в качестве датчика).

,

Каркас бывает из слюды, кварца, фарфора для высоких температур, либо каркас делают крестовидным. Либо спиралью

Самым сложным термометром является термометр Стрелкова.

?????

???? Лекция за 7,04,12

????

Устройство:

1) Термометры открытого типа (ММТ-1, КМТ-1, СТ3-1). Стержень, к нему прикреплены колпачки, к колпачкам проводки.

2) Термометры закрытого типа (ММТ-4, КМТ-4). Такой же стерженек, все помещается в корпус, одним концом контачит в корпусом, другой конец изоляция бусинка, потом проводник. Пространство набивается фольгой, либо другими теплопроводящими элементами.

3) Термометры бусинкого типа. Полупроводник, нему подводится два вывода, все помещается в защитную оболочку, провода (КМТ-16, СТ3-19, СТ1-19). Все очень маленькое. Рекордсменом миниатюрности на 1989 год СТ3-32. Сфера у него 0,55мм. Показатель инерционности 0,3сек. Приделываются траверсы, чтобы можно брать пинцетом. Используются в биологии для вживления в биологические объекты. Проводки могут быть из платины, из хрома.

Другие виды термометров:

- акустические (основано на скорости распространения звука). Используются чисто метрологических целях, т.к. расчетная погрешность от 0,001 до 0,01К, точность превышает точность термодинамической температур. Встает вопрос о замене термодинамической шкалы на такие носители. С повышением температуры погрешность увеличивается до 1%.

- кварцевые термометры (основаны на температурной зависимости собственной резонансной частоты кварцевого пьезоэлемента). -80 — 250^ОС. Разрешающая способность 10^-6К. Характерная частота 5-30МГц. Платим за все это наличием гистерезиса. Для абсолютных измерений не годен. Стоит в LC контуре или другом, там где мы можем проводить измерений частоты.

- магнитные термометры (используют температурную зависимость магнитной восприимчивости парамагнитных веществ). С помощью солей можно дойти до 0,001К. Самая популярная соль – цериймагниевый нитрат, работает в области температур 0,01-0,8К.

- шумовые термометры (используют зависимость между термодинамической температурной и спектральной плотностью шумового напряжения). .Если замкнуть цепь . 0,01-1000К. Все это при низких температурах. При высоких температурах 0,5-1%.

- термоиндикаторы (вещества, смеси веществ, изменяющие свой внешний вид при определенной температуре): 30-230 ^оС. Погрешность 1-2К.

* термоиндикаторы плавления

* жидкокристаллические термоиндикаторы

Все рассмотренные методы относились к контактным методам.

Бесконтактные методы определения температуры

Пирометр

В основе лежат законы излучения, и принцип действия основан на зависимости одного из свойств излучение от температуры. Свойства:

- цвет излучения

- яркость излучения (яркостные, оптические)

- радиационные (на тепловом действии излучения)

Особенности:

- бесконтактные методы определения (не влияет на объект исследования)

- теоретически неограниченный предел температур, которые можно измерить

Недостаток – низкая точность.

В области температур до 2000^оС ± 30^оС. От 2000 до 3000 ± 50^оС, выше ± 250 ^оС.