1.3 Термоэлектрические термометры
Термоэлектрические термометры – это измерители температуры, принцип действия которых основан на термоэлектрическом эффекте, т.е. возникновении термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в замкнутом контуре из двух разнородных проводников, когда их спаянные концы находятся при различных температурах. Наиболее распространены термометры хромель-алюмелевые, хромель-копелевые, медь-константановые, железо-константановые, платино-платинородиевые.
При поддержании температуры холодного спая термопары (например, при 0оС в сосуде Дьюара с тающим льдом) (рис. 1.7), возникает термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), которая будет зависеть от температуры рабочего (горячего) спая, помещенного в измеряемую среду.
3
1 – горячий спай; 2 – термоэлектрод; 3 – холодный спай; 4 – сосуд Дьюара со льдом
Рисунок 1.7 – Схемы термоэлектрических цепей: а) принципиальная схема контура термопары; б) подключение измерительного прибора в термоэлектрод; в) термостатирование температуры холодного спая
В производственных условиях свободные концы термопары удалены от места измерения температуры при помощи компенсационных проводов (рис. 1.8) и термостатирующей коробки. Этот метод измерения прост, удобен, но обладает рядом недостатков, основной из которых – влияние сопротивления внешней цепи (провода и температура) на показания милливольтметра. Для устранения отмеченного недостатка при помощи добавочных сопротивлений подгоняют сопротивление внешней сети к тому значению, при котором производилась градуировка милливольтметра (рис. 1.9 и рис. 1.10).
1 – горячий спай; 2, 3 – термоэлектроды; 4 – холодные спаи (свободные концы); 5 – компенсационные провода; 6 – гальванометр; 7 – трубопровод с измеряемой средой; 8 - гильза
Рисунок 1.8 – Схема включения термопары
Прямое измерение термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) осуществляется магнитоэлектрическим милливольтметром (гальванометром), имеющим двойную (милливольтовую и градусную) или одинарную (градусную) шкалу. На схеме (рис. 1.9), свободные концы 4 термопары удалены от места измерения температуры при помощи компенсационных проводов 3 и помещены в термостат 5.
1 – горячий спай; 2 – термоэлектроды; 3 – компенсационные провода; 4 – свободные концы термопары; 5 – термостат; 6 – соединительные провода; 7 - гальванометр
Рисунок 1.9 – Схема термоэлектрического термометра
R1, R2 и R4 – постоянные сопротивления (из манганина); R3- сопротивление (из меди), увеличивающееся при возрастании температуры; Rд – добавочное сопротивление
Рисунок 1.10 – Схема включения коробки компенсации температуры холодных спаев термопары
В лабораторных условиях более точные измерения термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) дают компенсационные методы с применением потенциометров. Для этих методов сопротивление внешней цепи не имеет значения.
На рис. 1.11 представлен переносной потенциометр ПП. Инструкция по использованию прибора расположена на его крышке.
R – реохорд; Rу – установочное сопротивление; Еп - нормальный элемент; Rр – регулировочное сопротивление (установка рабочего тока); R1 – защитное сопротивление (ограничение тока через нормальный элемент), R2 – сопротивление, шунтирующее цепь гальванометра; Б – батарея
Рисунок 1.11 – Переносной потенциометр ПП: а) схема; б) общий вид