Лабораторна робота №2.

Градуювання та повірка термовимірювача опору

Ціль роботи - ознайомитися з принципом дії й устроєм термометрів опору; засвоїти методику визначення основних метрологічних параметрів термоперетворювача опору (ТО) і застосовуваного в комплекті з ним автоматичного моста.

1. Теоретичні відомості

Термометри опору являють собою комплект, що складається з ТО і вимірювального приладу (ВП). Повірка здійснюється роздільно і містить операції, серед яких операція визначення основної похибки найбільше важлива і трудомістка.

Принцип дії ТО заснований на властивості провідників і напівпровідників, змінювати електричний опір при зміні температури навколишнього середовища.

Відомо, що температурний коефіцієнт електричного опору металів позитивний (опір зростає при підвищенні температур), а напівпровідників - негативний (опір зменшується при підвищенні температур).

Металеві ТС одержали найбільше поширення, тому що мають такі переваги: високу точність вимірювання, можливість використання в комплекті з ними вимірювальних приладів із стандартними шкалами, взаємозамінність, можливість використання їх із інформаційно-обчислювальними системами.

По матеріалу чутливого елемента металеві ТО підрозділяються на платинові (ТОП) і мідні (ТОМ).

У якості чутливого елемента ТОП використовують платинову спіраль, розміщену в каналах керамічного каркаса й закріплену ізоляційним порошком. Чутливий елемент ТОМ являє собою обмотку з мідного провідника, покритий фторопластовою плівкою і поміщену в тонкостінну металеву гільзу з керамічним порошком.

Діапазон виміру температур для ТОП складає від - 260 до +1100 °С, а для ТОМ - від - 200 до + 200 °С.

У якості вимірювальних приладів у комплекті з термоперетворювачами застосовуються автоматичні зрівноважені мости. На рис. 1 зображена принципова схема автоматичного зрівноваженого моста

Рис. 1

У вимірювальну схему входять:R1, R2 і R3 -резистори, що утворюють три плеча мостової схеми, четверте плече утворене опором Rt термоперетворювача; Rp - реохорд; Rш - шунт реохорда для підгонки опору Rр до заданого нормованого значення; Rn - резистор для установки діапазону виміру; Rд - додатковий резистор для підгонки початкового значення шкали;

Rб - баластовий резистор у ланцюзі живлення для обмеження струму; Rл1 і Rл2- резистори для підгонки опору лінії до установлюваного значення. Всі резистори виготовляються з манганінового провідника, отже, коливання температур повітря не впливають на значення їхніх опорів.

При зміні температур середовища, у якому знаходиться ТО Rt, змінюється його температура, а, отже, його електричний опір. При цьому порушується умова рівноваги моста, і в діагоналі аb з'являється напруга розбалансу, що подається на вхід підсилювача, де вона підсилюється і надходить на реверсивний двигун (РД). Обертаючись у ту або іншу сторону в залежності від фази напруги розбалансу, ротор РД переміщає механічно пов'язаний із ним повзун реохорда Rp, що призводить до перерозподілу значень опорів плечей Rac і Rad. Повзун реохорда і покажчик переміщаються доти, поки вимірювальний міст не досягне стану рівноваги, тобто поки добуток значень опорів плечей Rac і Rbd не буде дорівнювати добуткові значень опорів плечей Rad і Rbc . Напруга на вході підсилювача при цьому стане дорівнювати нулю, РД зупиниться, і покажчик приладу покаже вимірювану температуру.

Резистори Rл1 і Rл2 призначені для підгонки опорів з’єднувальних проводів (від термоперетворювача до вимірювального приладу) до нормованого значення, зазначеного на шкалі приладу.

При коливаннях температур помешкання, у якому прокладаються з'єднувальні проводи, їхній опір буде змінятися, що призведе до додаткової похибки в показаннях автоматичного моста.

Для усунення зазначеної похибки застосовується трьохпровідна схема з'єднань термоперетворювача з вимірювальним приладом, у якій точка С діагоналі живлення розташована безпосередньо біля ТО Rt. У цьому випадку опори з'єднувальних проводів розташовуються в суміжних плечах моста і їхня зміна не впливає на умову рівноваги мостової схеми, що зменшує похибка приладу.

Для автоматичних зрівноважених мостів встановлена допустима основна похибка, виражена у відсотках від значення, що нормується. Вона складає ± 0,25 або ± 0,5.

Вітчизняна промисловість випускає автоматичні зрівноважені мости: що показують КПМ1 і KBM1; що показують і реєструють із стрічковою діаграмою KCM1, KCM2 і КСМ4; що показують і реєструють із дисковою діаграмою КСМЗ. Ці прилади можуть матері додаткові сигнальні і регулюючі пристрої, що дозволяє використовувати їх у системах сигналізації і регулювання.