Термоэлектрические термометры (термопары)

Известно, что в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных провод­ников (например, хромель и копель или железо и копель и т. д.), возникает термоэлектродвижущая сила (ЭДС), если их горячий 2 и холодный 12 и 13 спаи имеют различную температуру (рис. 3.15). Изменение температуры рабо­чего спая вызовет соответствующее изменение ЭДС, воспринимаемой вторич­ным электрическим прибором (гальванометром, милливольтметром или по­тенциометром). Значение ЭДС зависит от материала проводов и температуры горячего и холодного спаев. Обозначают термоэлектрические термометры пер­выми буквами электродов, например ТХК — термометр хромель-копелевый.

Изготовляют следующие типы термоэлектрических термометров (ГОСТ 3044-84): ТВР (материал термоэлектродов: вольфрам-рений (W-Re); ТПР (материал термоэлектродов: платинородий(Pt-Rh); ТПП (материал термо­электродов: платинородий-платина (Pt-Rh-Pt); ТХА (материал термоэлект­родов: хромель-алюмель (Ni+Cr-Ni+Al, Si, Mn, Со); ТХК (материал терме - электродов: хромель-копель(Ni+Cr-Cu+Ni); ТМК (материал термоэлектрс- дов: медь-копель(Cu-Cu+Ni); ТЖК (материал термоэлектродов: железо-кок- стантан(Fe-Cu+Ni, Mn, Fe)).

Для устранения погрешностей в показаниях прибора к свободным кон­цам присоединяют компенсационные провода, которые отводят в зону с по­стоянной и известной температурой. Компенсационные провода изготовля­ют из тех же материалов, что и термопары или создающих такую же ЭДС. При пользовании компенсационными проводами нужно проверять соответ­ствие их термометру и правильность присоединения. Так как прибор граду­ирован при 0 °С, то действительную температуру свободных концов учиты­вают с соответствующей поправкой на показания прибора или применяю: специальное устройство, автоматически компенсирующее изменение тем­пературы свободных концов. Электроды обычно защищают фарфоровы­ми и стальными чехлами. В зоне измеряемых температур следует распола­гать только наконечник термопары. В головке термопары электроды соеди­няются с компенсационными проводами. С помощью термопар измеряют тем­пературы в пределах от минус 50 до плюс 1300 °С.

Магнитоэлектрические милливольтметры. Прибор состоит из постоян­ного магнита подковообразной формы (рис. 3.16), на концах которого зак­реплены полюсные наконечники, а между наконечниками — железный ци­линдрический сердечник. Между сердечником и наконечниками образуетсяцилиндрический кольцевой зазор, в котором находится рамка, состоящая из большого числа витков тонкой медной проволоки. Рамка опирается иглами (кернами) на две опоры.

Магнит создает в кольцевом зазоре постоянное магнитное поле. К двум концам рамки через спиральные пружины подводится электрический ток от термоэлектрического термометра. Протекающий по рамке ток взаимодейству­ет с магнитным полем, вследствие чего рамка вращается в определенном на­правлении. Вращению рамки противодействует упругая сила пружин, по­этому рамка остановится в некотором положении, определяемом силой тока, проходящего по ней. Вместе с рамкой вращается укрепленная на ней стрел­ка. Шкала прибора градуируется в милливольтах и градусах Цельсия (°С).

 

Термометры сопротивления

Принцип действия термометров сопротивления (рис. 3.17, а) основан на использовании изменения электрического сопротивления металлических проводников при изменении температуры. Чувствительный элемент прибо­ра изготовляют из платиновой проволоки — для измерения температуры в пределах от минус 200 до плюс 750 °С (термометры ТСП) или из медной проволоки — для измерения температуры от минус 5 до плюс 180 °С (термо-метрыТСМ).

 

 Питание схемы постоянным током осуществляется от ак­кумулятора небольшой емкости или от электрической сети переменного тока через выпрямитель. В качестве вторичных приборов, показывающих или са­мопишущих, применяют логометры и уравновешенные автоматические мо­сты. К одному прибору можно подключать несколько термометров сопро­тивления. В отличие от термопар температуру измеряемой среды отсчиты­вают по вторичному прибору без поправки на температуру свободных кон­цов. Защитные чехлы термометров сопротивления по конструкции похожи на чехлы термопар. Соединительные провода (медные) должны иметь сопротивление, соответствующее сопротивлению, указанному на шкале прибора. В случае несоответствия сопротивления соединительных прово­дов необходимо подключать подгоночное сопротивление из манганиновой проволоки.

Вторичными измерительными приборами для термопреобразователей со­противления служат логометры. Подвижная система логометра (рис. 3.17, б) состоит из двух скрещенных под острым углом (10-20 °С) и жестко связан­ных между собой рамок 4, свободно вращающихся на одной оси в каменных подпятниках. Рамки размещены в зазоре между цилиндрическим сердечни­ком и полюсными башмаками постоянного магнита 3. На каждой из рамок намотано одинаковое число витков тонкой медной проволоки.

В отличие от магнитоэлектрических милливольтметров (см. рис. 3.16) в ло- гометрах зазоры увеличиваются от центра полюсных башмаков к их краям. В связи с этим магнитное поле, в котором помещены рамки, неравномерно, так как его напряженность уменьшается от центра к краям полюсных башма­ков. Питание прибора осуществляется от батареи напряжением 4В, вклю­ченной так, что вращающие моменты М_1; М₂ рамок направлены навстречу друг другу. К рамкам ток подводится через пружинки из тонких серебряных ленточек. Эти пружинки возвращают стрелку 6 прибора в исходное положе­ние при снятии напряжения.

Ток от батареи 2 проходит в двух направлениях: через постоянный резис­тор и одну из рамок и через термопреобразователь сопротивления и вторую рамку. В случае равенства сопротивления в обеих цепях токи в рамках будут одинаковы, тогда подвижная система займет симметричное положение от­носительно линии, проходящей через точки с максимальной магнитной ин­дукцией в обоих зазорах, поскольку действующие на рамки вращающие уси­лия направлены встречно.

Угол поворота подвижной системы зависит от отношения сил токов, про­ходящих в рамках. Если термопреобразователь под влиянием температуры изменит свое сопротивление, то через одну рамку логометра пойдет ток боль­шей силы и подвижная система будет поворачиваться в сторону большего ди­аметра. При повороте подвижной системы рамка, по которой течет ток боль­шей силы, переходит в место, где поле более слабое, и усилие, действующее на эту рамку, уменьшается. Одновременно другая рамка, поворачиваясь в том же

направлении, войдет в более сильное поле и действующее на нее вращающее усилие увеличится. Угол отклонения стрелки будет пропорционален измене­нию сопротивления термопреобразователя и, следовательно, его температу­ры, что дает возможность градуировать шкалу логометра в градусах.

Пирометры

В котельной технике при наладочных работах или при теплотехнических испытаниях применяют оптические пирометры (ОППИР). Наибольшее рас­пространение получили оптические пирометры (визуальные с нитью пере­менного накала).

Принцип действия прибора основан на сравнении яркости тела с ярко­стью нити пирометрической лампы. При этом в качестве чувствительного элемента для фиксирования равновесия яркости двух одновременно рассмат­риваемых изображений тел служит человеческий глаз. Вследствие этого из­мерения температуры пирометром с нитью отличаются известной субъективностью, что следует иметь в виду при их применении. Диапазон измеряемых им температур от 700 до 8000 °С в видимой области спектра.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: