Измерительные цепи термометров сопротивления

В термометрах сопротивления может быть использована любая цепь, предназначенная для измерения сопротивления. Наибольшее распространение получила цепь неуравновешенного моста с магни­тоэлектрическим логометром в качестве указателя, а также цепь автоматически уравновешиваемого моста.

На рисунке  3.31 приведена схема неуравновешенного моста с логометром в качестве указателя (RУК1 и RУК2 — рамки логометра). Три плеча моста составлены манганиновыми сопротивлениями R1, R2 и R3. Четвертое плечо моста состоит из преобразователя термо­метра сопротивления RT сопротивления r линии, уравнительной (подгоночной) катушки RУР, сопротивления RК и сопротивления R0. Назначение последних трех сопротивлений следующее: сопротивле­ние R0 служит для подгонки нулевой точки шкалы (для уравнове­шивания моста при начальной температуре термометра); катушка RУР дополняет сопротивление проводов, соединяющих термометр с измерительной цепью, до значения, принятого при градуировке термометра и равного (для описываемых термометров) 5 ом. При монтаже термометра необходимо отмотать от катушки RУР столько проволоки, чтобы общее сопротивление катушки RУР и проводов до преобразователя было равно 5 ом.

Для подгонки сопротивления катушки RУР служит катушка RК, сопротивление которой равно значению сопротивления преобра­зователя, соответствующему определенной (помеченной красной чертой) отметке на шкале прибора. Замкнув накоротко преобразо­ватель термометра RT и включив RК, необходимо отматывать прово­локу с катушки RУР до тех пор, пока стрелка указателя не остано­вится на определенной отметке шкалы. После, этого сопротивление RК закорачивается (как это показано на рисунке  3.31) и в дальнейшей работе термометра не участвует. Часть сопротивления R5 выпол­няется из меди, что позволяет корректировать температурную погрешность логометра.

В автоматических мостах обычно применяют измерительную мостовую цепь, показанную на рисунке 3.31.

При каждом изменении температуры мост выходит из равнове­сия и на входе преобразователя недокомпенсации ПН появляется напряжение ΔU. Под воздействием этого напряжения, преобразо­ванного и усиленного преобразователем недокомпенсации, приходит в движение двигатель Д. Двигатель перемещает движок реохорда RР в новое положение, при котором мост опять придет в равно­весие, но уже при новом значении температуры. Таким образом, каждому значению температуры соответствует определенное поло­жение движка реохорда и связанного с ним указателя отсчетного устройства.

Наиболее существенной погрешностью термометров сопротив­ления является погрешность, обусловленная изменением сопротив­ления линии вследствие колебаний температуры окружающей среды. Сопротивление линии при больших расстояниях (до нескольких сотен метров) от преобразователя термометра до измерительного пульта может достигать 5 Ом, тогда как начальное сопротивление преобразователей термометров составляет 46 Ом (либо 53 или 100 Ом).

Допустим, что уравнительная катушка в цепи, показанной на рисунке 4.1, подогнана при температуре линии t1 и что температура линии изменилась до значения t2.

Сопротивление r2 линии при температуре t2 будет равно

,                           (3.43)

где r2 — сопротивление линии (без сопротивления уравнительной катушки) при температуре t1.

 

Рисунок 3.31 Схема измерительной цепи неуравновешенного моста с логометром и принципиальная схема автоматически уравновешиваемого моста

 

Приращение сопротивления Δr линии от изменения температуры составит

.                       (3.44)

Отсюда получаем абсолютную погрешность Δt в показаниях тем­пературы:

,               (3.45)

где Rо — сопротивление преобразователя термометра при 0°С;

ΔRт=Rоα — приращение сопротивления преобразователя при изменении измеряемой температуры на 1 град.

Для уменьшения погрешности от колебаний температуры линии применяют так называемые многопроводные линии связи, когда к преобразователю сопротивления подводится больше двух про­водов.

Измерительная цепь с трехпроводной линией связи показана на рисунке 3.31. Как видно из рисунка, одна из вершин диагонали пи­тания перенесена непосредственно к преобразователю. Благодаря этому сопротивление одного из проводов 0,5 г суммируется с сопро­тивлением плеча R1, а сопротивление второго провода — с сопро­тивлением плеча преобразователя термометра RT, вследствие чего числитель выражения для тока в измерительной диагонали остается практически неизменным при колебаниях сопротив­ления проводов.

Такое включение преобразователя при работе измерительной цепи в равновесном режиме полностью устраняет погрешность от изменения сопротивления линии. При работе в неравновесном ре­жиме возникнет только погрешность чувствительности, но она бу­дет значительно меньше погрешности нуля в случае двухпроводной линии.

Кроме погрешности от колебаний температуры линии, следует учитывать также погрешность Δti, от нагрева преобразователя тер­мометра протекающим по нему током. Для уменьшения этой по­грешности ток через термосопротивление следовало бы снижать до минимума. С другой стороны, желательно пропускать возможно боль­ший рабочий ток, поскольку при этом повышается чувствительность мостовой цепи и оказывается возможным применение менее чувстви­тельного указателя.

На рисунке 3.32 приведена зависимость приращения температуры Δti проводникового термосопротивления термометра от нагрева током, на основании которой для допустимой погрешности Δti можно определить максимальное значение рабочего тока. Обычно в проводниковых термосопротивлениях термометров ток не превы­шает 10—15 мА.

В технических характеристиках полупроводниковых термосо­противлений, кроме максимально допустимой мощности рассеяния, приводится коэффициент рассеяния — мощность рассеяния, при которой нагрев термосопротивления изменяется на 1 град. Таким образом, считая температуру нагрева прямо пропорциональной мощности рассеяния, можно при известном значении термосо­противлений найти приемлемое значение рабочего тока для допустимого значения погрешности Δti.

Рисунок 3.32 Зависимость прироста температуры Δti проводникового термосопротивления термометра от нагрева протекающим по нему током.

 

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: