Удлиняющие провода

Удлинительные (термоэлектродные) провода в данном случае предназначены для удаления холодных спаев термопары возможно дальше от объекта измерения, то есть от зоны с меняющейся темпе­ратурой. Удлиняющие провода должны быть термоэлектри­чески подобны термоэлектродам термопары. Как правило, удлиняющие провода и термоэлектроды термопар, изготовленных из неблагородных металлов, выпол­няются из одних и тех же материалов. Исключение составляет хромель-алюмелевая термопара, для ко­торой с целью уменьшения сопротивления линии в качестве термоэлектродных проводов часто применяют медь в паре с константаном. Для платинородий-платиновых термопар в качестве термоэлектродных проводов упот­ребляется медь в паре с медно-никелевым сплавом (99,4 % Сu + 0,6 % Ni). Эти про­вода в паре между собой до 100°С развивают такую же ТЭДС, что и платинородий-платиновая термопара [1].

Способы компенсации изменения температуры холодных спаев термопары

Правильное измерение температуры возможно лишь при постоянстве температуры холодных спаев t₀ (рис. 3). Это условие обеспечивается с помощью соединительных проводов и специальных термостатирующих устройств.

Рис. 3. Схема включения соединительных проводов

Для правильного измерения температуры обязательно соблюдение равенства температур в точках 1 и 2 (рис. 3). Для этого точки 1 и 2 помещаются близко одна к другой в головке термопары. От термоэлектродных проводов до измерительного прибора 3 желательно применять удлинительные провода из тех же материалов.

В лабораторных условиях температуру холодных спаев t₀ обычно поддерживают равной 0°С. В этом случае места спаев погружают в пробирки с маслом, которые помещают в сосуд Дьюара, напол­ненный тающим льдом.

На практическом занятии студенты вручную рассчитывают поправку на температуру холодных спаев, так как холодные спаи находятся при комнатной температуре.

В производственных условиях для автоматического введения поправки на температуру холодных спаев применяются мостовые электрические схемы [1].

Схема автоматического введения поправки на температуру холодных спаев

Для исключения влияния отклонений температуры свободного спая термопары на показания вторичного прибора (милливольтметра) вводят поправку на температуру свободных концов по формуле:

E (t, t₀) = E (t, t’₀)  E (t’₀, t₀) (1)

Для автоматического введения поправки в замкнутый контур включают неуравновешенный (компенса­ционный) мост (рис. 4). Термопара 2 включается последовательно с неуравновешенным мостом, три плеча которого (R₁, R₂ и R₃) выполнены из манганина, а четвертое (R₄) – медное. Манганин, в отличие от меди, не меняет своего сопротивления до температуры 100°С. Схема питается от стабилизирован­ного источника питания. До­бавочное сопротивление Rд служит для подгонки подавае­мого на мост напряжения до нужного значения. От термо­пары до компенсационного моста прокладываются термо­электродные провода, от моста до измерительного прибора – медные [1].

Рис. 4. Электрическая схема автоматической компенсации

температуры холодных спаев термопары:

1–компенсационный мост; 2–термопара;

3–милливольтметр; 4–источник сетевого питания

При градуировочной температуре (t₀ = 0°С) холодных спаев термопары мост находится в равновесии и разность потенциалов на вершинах моста cd (поправка) равна нулю. При отклонении температуры холодных спаев от t₀ = 0C меняется сопротивление R₄, вследствие чего нарушается равновесие моста, и на его вершинах cd возникает разность потенциалов, которая равна по величине и противоположна по знаку изменению ТЭДС термопары, вызванному отклонением температуры ее холод­ных спаев от градуировочной. Эта поправка добавляется к базовой разности потенциалов, и милливольтметр показывает измеренную величину температуры.