Лабораторная работа №20

ПОВЕРКА СТАНДАРТНЫХ ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Цель работы

Целью работы является изучение принципа действия и конструкции термометров сопротивления, а также научиться осуществлять их поверку.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕРМОМЕТРАХ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Принцип действия термометров сопротивления основан на способности различных материалов (в первую очередь металлов) изменять своё электрическое сопротивление с изменением температуры. Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления при изменении температуры, называют температурным коэффициентом сопротивления, который определяется по формуле:

. (1)

Размерность коэффициента –град^-1. Для большинства чистых металлов температурный коэффициент сопротивления находится в пределах 0,0035 – 0,0065 град^-1.

К материалам, из которых изготавливают термометры сопротивления, предъявляют ряд требований и, в первую очередь, требование стабильности градуировочной характеристики и воспроизводимости. В настоящее время для изготовления термометров сопротивления применяют медь и платину.

Сопротивление меди изменяется с температурой практически линейно:

, (2)

где и сопротивления термометра при температуре t и 0^oC;

температурный коэффициент сопротивления медной проволоки,

= 4,28*10^-3 град^-1.

Сопротивление платины имеет сложную нелинейную зависимость от температуры. Для интервала температур 0 – 630^oC зависимость сопротивления от температуры может быть приближенно описана выражением:

(3),

а в интервале – (183 ^oC0 ^oC) – выражением:

, (4),

где A, B, C – постоянные коэффициенты.

Платиновые термометры сопротивления могут иметь следующие сопротивления при 0 ^oC: 1; 5; 10; 50; 100 и 500 Ом. Этим термопреобразователям сопротивления присвоены следующие условные обозначения номинальной статической характеристики: 1П; 5П; 10П; 50П; 100П; 500П.

Медные термометры сопротивления применяют для длительного измерения температуры от –200 до +200^oC. Номинальные сопротивления при 0 ^oC составляют 10, 50, и 100 Ом. Им соответственно присвоены следующие условные обозначения номинальных статических характеристик: 10М; 50М и 100М.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 1.

Поверку производят методом сравнения показаний поверяемого термометра сопротивления с показаниями контрольного жидкостного термометра расширения.

У становка для поверки термометра сопротивления состоит из масляной ванны (термостат) (1), температуру которой можно изменять при помощи нагревателя (2). В термостат погружены контрольный термометр расширения (3) и поверяемый термометр сопротивления (4) со статической характеристикой преобразования 100М ( Ом при t=0^oC). При поверке термометр сопротивления линиями связи (6) подключается к образцовому мосту (5) типа МО-62 (мост образцовый). В приложении 1 приведено

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки.

описание образцового моста МО-62, а в приложении 2 – номинальная статическая характеристика преобразования медного термопреобразователя сопротивления 100М.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Подготовить мост МО-62 к измерению (см. приложение 1).

4.2. Включить термостат (тумблер включения термостата находится внутри корпуса, в котором расположен термостат).

4.3. Произвести измерение сопротивления термометра сопротивления, когда столбик ртути в термометре расширения поднимется до первой видимой оцифрованной отметки. Одновременно фиксируются показания ртутного термометра расширения.

4.4. Измерения произвести для 57 оцифрованных отметок ртутного термометра расширения.

4.5. Выключить термостат и произвести измерения на тех же отметках ртутного термометра расширения при остывании.

4.6. Результаты поверки занести в протокол поверки.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ.

По результатам измерений и данным приложения 2 определить приведенную погрешность и вариацию соответственно по формулам:

% (5);

% (6)

R_tсрсреднее значение сопротивления термометра сопротивления при прямом и обратном ходе:

R_tпрсопротивление термометра сопротивления при повышении температуры (прямой ход);

R_tобрсопротивление термометра сопротивления при остывании (обратный ход);

R_t=200 и R_t=-200сопротивления термометра сопротивления соответственно при t=200^oC и t=200 ^oC (значения сопротивления берутся из таблицы приложения 2); R_tнсопротивление термометра сопротивления, соответствующее

номинальной статической характеристике.

По результатам измерений и расчётов составляют протокол поверки.

Величины R_tпр и R_tобр следует определять как разность между показанием моста R_м и сопротивлением линии связи R_лс=14 Ом.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

Отчёт должен содержать:

• цель работы;

• схему лабораторной установки;

• описание методики поверки;

• расчётные формулы;

• протокол поверки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

7.1. Из каких материалов изготавливают термометры сопротивления?

7.2. Перечислите номинальные статические характеристики термопреобразователей сопротивления.

7.3. Принцип действия термометра сопротивления.

7.4. Как конструктивно выполняют платиновый термометр сопротивления?

7.5. Как конструктивно выполняют медный термометр сопротивления?

7.6. В каких пределах можно измерять температуру с помощью платиновых термометров сопротивления? медных термометров сопротивления?

7.7. Почему термометры сопротивления изготавливают с разным сопротивлением при t=0^oC?

ПРОТОКОЛ

“_____”_____________200_г.

поверки термометра сопротивления 100М

пределы измерений –200…200, класс точности 0,5

Образцовые приборы

тип МО-62, №_______________ верхний предел измерений __________

класс точности __________

Показания ртутного термометррасши-рения	Номинальное значение сопротивле-ния термометра сопротивле- ния Rtн	Измеренное значение сопротивления термометра сопротивления		Приведенная погрешность, %	Вариация %
		Rtпр при прямом ходе	Rtобр при обратном ходе

Предел допускаемой Допускаемая вариация

основной погрешности +0,5%

⁺0,5%

Наибольшая погрешность Наибольшая вариация

показаний____________ показаний____________

Прибор_____________

Подпись

Приложение 1.

Мост постоянного тока типа МО-62.

Мост постоянного тока типа МО-62 предназначен для измерения электрических сопротивлений в следующих пределах при классах точности:

–с наружным гальванометром от 10^-11 до 10¹² Ом в классе 0,5; от 10^-2 до 10^-6 Ом в классе 0,1;

–с встроенным гальванометром от 10^-4 до 10^-3 Ом в классе 5,0; от 10^-3 до 10^-2 Ом в классе 1,0; от 10^-2 до 10^-1 Ом в классе 0,5; от 0,1 до 1 Ом в классе 0,2; от 1 до 10⁴ Ом в классе 0,1; от 10⁴ до 10⁵ Ом в классе 0,5; от 10⁵ до 10⁶ Ом в классе 2,0.

Питание прибора может осуществляться от встроенных в прибор гальванических элементов, от наружных батарей и от сети переменного тока 127/220 В.

Принципиальная электрическая схема моста МО-62 приведена на внутренней стороне крышки прибора. Действие моста основано на принципе уравновешенного моста постоянного тока. Мост состоит из пятикаскадного магазина резисторов, используемого в качестве плеча сравнения моста или образцового магазина резисторов: 0,01; 0,1; 1; 10; 100 Ом; плеча отношений; блока питания.

Плечо отношения моста состоит из набора резисторов, сумма которых составляет 1000 Ом. Положение М1000 используется только при кабельных измерениях. Изменение соотношения значений сопротивлений плеча отношения осуществляется перемещением точки питания моста переключателем В1 (рис.2).

Расположение органов управления и регулировки прибора представлено на рисунке 2.

Порядок работы с прибором.

Перед измерением стрелку гальванометра корректором устанавливают на отметку “0”. При использовании наружных источников питания и гальванометра их подключают соответственно к зажимам БП и ГН, а переключатели ПП и ГН-ГВ устанавливают соответственно в положения БН и ГН. При использовании внутреннего источника питания и гальванометра переключатели ПП и ГН-ГВ устанавливают соответственно в положения БВ и ГВ.

При питании моста от сети необходимо:

• предохранитель Пр установить в положение, соответствующее питающему напряжению (127 или 220В);

• зажим для заземления заземлить;

• установить в гнездо для включения штепсельной вилки сетевой шнур и включить прибор в сеть переменного тока. После этого переключатель “Сеть” перевести в положение “Вкл”, при этом загорается сигнальная лампа Л прибора. Переключатель ПП установить в положение “Сеть”.

При измерениях зажим для заземления должен быть соединен перемычкой с рядом расположенным металлическим зажимом (корпусом).

Измерение сопротивлений в диапазоне 0,0001…100 Ом

1. Подключают измеряемое сопротивление к зажимам R_x.

2. Переключатель схемы измерения ПС устанавливают в положение 4_з (четырехзажимная схема включения).

3. На переключателе В1 устанавливают выбранный множитель.

4. При последовательно нажатых кнопках “Грубо” и “Точно” вращением рукояток переключателей В2-В6 плеча сравнения устанавливают стрелку гальванометра ИП на ноль.

5. Определяют результат измерения по формуле

,

где N – множитель, выставленный на переключателе плеч отношения;

,

где B₂ – B₆ – положение переключателей B₂ – B_6.

Рисунок 2 – Мост постоянного тока МО-62 (передняя панель).

Приложение 2.

ГРАДУИРОВОЧНАЯ ТАБЛИЦА ТЕРМОМЕТРА ТСМ (гр.100М)

С	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
-50	78,7	-	-	-	-	-	-	-	-	-
-40	82,96	82,53	92,11	81,68	81,26	80,83	80,4	79,98	79,55	79,13
-30	87,22	86,79	86,37	85,94	85,52	85,09	84,66	84,24	83,81	83,39
-20	91,48	91,05	90,63	90,2	89,78	80,35	88,92	88,5	88,07	87,65
-10	95,74	95,31	94,89	94,46	94,04	93,61	93,18	92,76	92,33	91,91
0	100	100,43	100,85	101,28	101,7	102,13	102,56	102,98	103,41	103,83
10	104,266	104,69	105,11	105,54	105,96	106,39	106,82	107,24	107,67	108,09
20	108,52	108,95	109,37	109,8	110,22	110,65	111,58	111,5	111,98	112,35
30	112,78	113,21	113,63	114,06	114,48	114,91	115,34	115,76	116,19	116,61
40	117,04	117,47	117,89	118,32	118,74	119,74	119,6	120,02	120,45	120,67
50	121,3	121,73	122,15	122,58	123,0	123,43	123,86	124,28	124,71	125,13
60	125,56	125,99	126,41	126,84	127,26	127,69	128,12	128,54	128,97	129,39
70	129,82	130,25	130,67	131,1	131,52	131,98	132,88	132,83	133,23	133,65
80	134,08	134,51	134,93	135,36	135,78	136,21	136,64	137,06	137,49	137,91
90	138,34	138,77	139,19	139,62	140,04	140,47	140,9	141,31	141,75	142,17
100	142,6	143,03	143,45	143,83	144,3	144,73	145,16	145,58	146,01	146,40
110	146,86	147,29	147,71	148,14	148,56	149,99	149,42	149,84	150,27	150,66
120	151,12	151,55	151,97	152,4	152,82	153,25	153,68	154,1	154,53	154,95
130	155,38	155,81	156,23	156,66	157,08	157,51	157,94	158,36	158,79	159,26
140	159,64	160,07	160,49	160,92	161,34	161,77	162,2	162,62	163,05	163,47
150	163,9	164,33	164,75	165,18	165,6	166,03	166,46	166,88	167,31	167,73
160	168,16	168,59	169,01	169,44	169,86	170,29	170,72	171,14	171,57	171,99
170	172,42	172,85	173,27	173,7	174,12	174,55	174,98	175,4	175,89	176,25
180	176,68	-	-	-	-	-	-	-	-	-