1.6.3Измерение сопротивления термометра магнитоэлектрическим логометром

Для технических измерений совместно с термометрами сопротивления часто используются логометры – приборы с магнитоэлектрической системой.

П ринципиальная схема логометра приведена на рис.4.12. Измерительный механизм логометров состоит из двух рамок, помещенных в воздушный зазор между полюсами постоянного магнита NS и сердечником. У логометров воздушный зазор сделан неравномерным, что дает непостоянную магнитную индукцию в зазоре. Две скрещенные рамки Rp1 и Rp2, изготовленные из тонкой изолированной медной проволоки жестко связаны между собой и укреплены на общей оси. Эти рамки могут свободно поворачиваться в пределах рабочего угла в воздушном зазоре, образованном полюсными гаконечниками и сердечником цилиндрической формы, закрепленным, как и полюсные наконечники, неподвижно. Выточки полюсных наконечников сделаны также по окружности, но радиус этих выточек смещен по отношению к центру сердечника так, что воздушный зазор убывает от центра полюсных наконечников к их краям, а магнитная индукция возрастает приблизительно по квадратичному закону от центра к краям полюсных наконечников. В приборах с таким измерительным механизмом при угле между рамками от 15 до 20⁰ можно получить почти пропорциональную шкалу с центральным углом около 80-90⁰.

Рамки логометра включены таким образом, что их вращающие моменты М₁ и М₂ направлены навстречу друг другу. Подвод тока к рамкам производится либо с помощью золотых ленточек, либо с помощью маломоментных спиральных волосков, изготавливаемых из бронзовых сплавов.

Т

Рисунок 4.12. Принципиальная схема магнитоэлектрического логометра.

ок от источника питания разветвляется и проходит по двум ветвям: через резистор R и рамку Rp2; через термометр сопротивления R_t и рамку Rp1. При протекании по рамкам токов I₁ и I₂ создаются магнитные поля, в результате взаимодействия которых с полем постоянного магнита возникают вращающие моменты М₁ и М₂, направленные навстречу друг другу.

Если I₁=I₂, что имеет место при сопротивлении R_t, соответсвующем центральному положению стрелки отсчетного устройства, то вращающие моменты М₁ и М₂ равны друг другу, рамки занимают центральное положение.

Если сопротивление R_t изменилось, то вследствие неравенства моментов М₁ и М₂ система жестко скрепленных рамок начинает поворачиваться в сторону большего вращающего момента. Рамка с большим вращающим моментом попадает в более слабое магнитное поле и ее момент уменьшается, момент другой рамки, наоборот, будет увеличиваться. При определенном угле поворота вращающие моменты М₁ и М₂ сравняются и рамки остановятся. Равенство вращающих моментов означает также выполнение следующего равенства

, (4.16)

где - магнитная индукция в зонах расположения рамок; - число витков рамок; - площадь активной части рамок. Полагая в уравнении (4.16) , получаем , откуда

. (4.17)

Значение отношения является функцией угла отклонения подвижной системы , следовательно уравнение (4.17) можно переписать

(4.18)

или

. (4.19)

Подставив в уравнение (4.19) выражения для

получим

. (4.20)

Так как все сопротивления, входящие в выражение (4.20), кроме являются постоянными величинами, то угол отклонения подвижной системы является функцией измеряемого сопротивления термометра. Угол отклонения подвижной системы можно считать выходным параметром логометра, следовательно выражение (4.20) – есть выражение статической характеристики логометра.