книги / Теплотехнические измерения и приборы
..pdfУравнение (4-13-7) является приближенным, так как оно полу чено без учета нелинейной зависимости термо-э. д. с. термометра от температуры.
Значение относительного изменения показаний прибора, опре деляемое по уравнению (4-13-7), можно уменьшить, если он будет установлен на щите в специальном помещении, в котором темпера тура воздуха близка к нормальной (20 ± 5°С).
Для уменьшения изменения показаний милливольтметра, вызы ваемого отклонением сопротивления внешней цепи от заданного значения Rm (например, 5, 15, 25 Ом), целесообразно температур ную шкалу прибора наносить с учетом повышения сопротивления термоэлектродов термометра при заданной глубине его погружения. Это необходимо особенно при применении термоэлектрических термо метров платиновой группы, так как, например, сопротивление 1 м платинородий-платиновых термоэлектродов диаметром 0,5 мм воз растает от 1,53 Ом при 20°С до 4,59 Ом при 1000°С.
Кроме изменений показаний прибора, связанных с изменением сопротивления внешней цепи и сопротивлением самого милливольт метра, необходимо учитывать также возможные влияния от электро статических сил и магнитных полей.
Влияние электростатических сил вызывается появлением на по верхности стекла наличника прибора заряда, например при протира нии стекла сухой тряпкой. Заряд на сухом стекле держится доволь но долго и отклоняет стрелку на значительный угол вдоль шкалы. Протирая стекла прибора, целесообразно тряпку немного увлажнять, так как влага создает проводящий слой и позволяет заряду стечь.
Внешние магнитные поля в значительно большей степени иска жают показание милливольтметров, измерительный механизм кото рых имеет внешний магнит, по сравнению с приборами, имеющими внутрирайонный магнит. Даже поставленные рядом два неэкраннрованных милливольтметра (пластмассовый корпус и внешний маг нит) влияют друг на друга и дают неверные показания. Искажения магнитного поля милливольтметра могут иметь место также вслед ствие близкого соседства ферромагнитных масс. Поэтому щитовые милливольтметры градуируются с учетом влияния стального щита. Эти приборы должны иметь надпись «Монтировать на стальном щите» (ГОСТ 9736-68). Приборы, предназначенные для установки не на стальном щите, должны иметь надпись «Не монтировать на стальном щите».
Борьба с возможным искажением магнитного поля ведется также экранированием милливольтметра, если его корпус изготовлен из пластмассы. Изготовляются также приборы с металлическим кор пусом, который является одновременно и экраном. Вопрос об уста новке нескольких милливольтметров в блоке (общем корпусе) на стальном щите решается экспериментально для каждого случая в отдельности. Для неэкранированных переносных приборов, уста навливаемых рядом, расстояние между осями подвижной части долж но быть не менее 300 мм.
4-14. Компенсационный метод измерения термо-э. д. с.
Компенсационный метод широко.применяется для измерения тер-
мо-э. д. с. термоэлектрических термометров, |
напряж ения, |
а такж е |
других величин, связанны х с напряжением |
определенной |
зависи |
мостью. |
|
|
Принцип компенсационного метода основан на уравновеш ивании (компенсации) измеряемой э. д. с. известным напряжением, полу чаемым от строго определенного тока, называемого обычно рабочим,
на сопротивлении с известным значением. |
|
|
|
|
|||||||
Рассмотрим |
принципиальную схему, |
иллю |
|
|
|
||||||
стрирующую компенсационный метод измерения |
I' |
|
|
||||||||
термо-э. д. с., |
которая показана на рис. |
4-14-1. |
|
|
|||||||
Уравновеш ивающ ее |
падение |
напряж ения |
со |
2 |
= |
||||||
здается |
рабочим током / |
на |
реохорде (компен |
|
|||||||
сационном резисторе) Я р. При этом сопротивле |
нп ф |
||||||||||
ние компенсационной цепи должно быть неиз |
|
|
|||||||||
менным, а источник питания должен обеспе |
h |
|
|||||||||
чивать неизменным во время измерения рабочий |
|
- |
|||||||||
ток |
/. |
Вдоль |
компенсационного резистора |
Я р |
|
п |
|||||
может перемещаться скользящ ий контакт — дви |
~1 - г |
||||||||||
ж ок |
b, |
который с |
помощью |
провода соединен |
|||||||
с одним зажимом переклю чателя.Я . К заж иму а |
|
«Д |
Jt 0 |
||||||||
реохорда Яр присоединен |
один заж им нулевого |
|
|||||||||
|
лЦ в |
||||||||||
прибора Н П , |
второй его |
заж им присоединен к |
|
|
|
||||||
переключателю Я . Таким образом, с помощью |
|
|
|
||||||||
переклю чателя нулевой прибор можно включить |
Рис. 4-14-1. Прин |
||||||||||
в цепь термоэлектрического термометра АВ или |
ципиальная |
ком |
|||||||||
нормального элемента НЭ |
с |
э. д. с. ЕцЭ. |
|
|
пенсационная изме |
||||||
При измерении термо-э. д. с. Е (t, t0) нулевой |
рительная схема с |
||||||||||
'использованием |
|||||||||||
прибор |
включают в |
цепь термометра и переме |
нормального |
эле |
|||||||
щают движок b до тех пор, пока указатель ну |
мента. |
|
|||||||||
левого |
прибора не |
установится на нулевой |
от |
|
|
|
метке ш калы. При выполнении этого условия падение напряж ения
на |
части |
реохорда Я р |
будет |
равно измеряемой |
термо-э, |
д. с. |
||
Е (t, /о)» |
В этом случае |
имеет |
место |
равенство |
|
|
||
|
|
|
E ( t , |
g |
= |
//? ;, |
(4-14-1) |
|
где |
Я р — сопротивление |
участка |
ab. |
|
|
|
||
|
Включив затем нулевой прибор в цепь НЭ с э. д. с. £ н э |
вместо |
термоэлектрического термометра, мы установим, что в этом случае при том ж е рабочем токе / указатель нулевого прибора не будет
отклоняться от нулевой отметки |
при ином положении движ ка b, |
|
так что сопротивление участка ab будет |
равно *ЯК. При этом имеет |
|
место равенство |
|
|
£ нэ = |
/Я к* |
(4-14-2) |
П ризнаком уравновеш ивания или компенсации в том и другом случае является отсутствие тока в цепи нулевого прибора.
прибора практически не отклоняется, и имеет место равенство (4-16-3), то, очевидно, АЕ = Е (t, tQ) — ImRp ==£ Си. В этом случае относительная погрешность в определении равенства Е (t, t0) = =. ImRp может составить
ДЕ |
100 = |
Ju |
100. |
Ô |
|||
Е (t, to). |
Е |
(t, |
t 0) |
Точность отсчета компенсирующего напряжения, равного I tn R p, зависит от точности установки рабочего тока / и от точности отсчета компенсационного сопротивления m R p.
Для установки рабочего тока в рассматриваемых потенциометрах
используется НЭ, |
э, д. с. |
которого |
под влиянием |
|
температуры |
|||
|
|
окружающего |
воздуха |
может |
изме |
|||
|
|
няться (§4-15). Поэтому для точной |
||||||
|
|
установки одного и того же значения |
||||||
|
|
рабочего тока |
резистор R K в лабора |
|||||
|
|
торных |
потенциометрах |
делают со |
||||
|
|
стоящим из постоянной и переменной |
||||||
|
|
частей. |
Например, |
в потенциометре |
||||
|
|
с рабочим током I = 0,001 А, кроме по |
||||||
|
|
стоянного резистора R'K= |
1018,50 Ом, |
|||||
|
|
имеется переменный R |
выполненный |
|||||
Рис. 4-16-2. Электрическая схе |
в виде декады, |
состоящей из десяти |
||||||
ма соединения контрольных ре |
резисторов по 0,02 Ом |
каждый |
(рис. |
|||||
зисторов потенциометра. |
4-16-2). Значение сопротивления R K = |
|||||||
|
|
= RK + |
Rl[ можно |
устанавливать в |
||||
пределах от 1018,50 до 1019,70 Ом и при рабочем токе I = 0,001 А |
||||||||
на резисторе R K можно получать напряжение, |
соответствующее |
|||||||
э. д. с. нормального элемента от 1,01850 до |
1,01870 |
В. |
|
|||||
Следует также |
отметить, |
что точность измерения |
термо-э. д. с. |
в большой степени зависит от параметров схемы компенсационной цепи потенциометра и от точности выполнения сопротивления резис торов этой цепи. Для измерения термо-э. д. с. в лабораторных условиях в зависимости от предъявляемой точности к измерениям должны применяться низкоомные потенциометры классов точности 0,005; 0,015; 0,02 или 0,05 по ГОСТ 9245-68,
Переносный потенциометр типа ПП-63. Потенциометр ПП-63 имеет класс точности 0,05 и рассчитан на диапазоны измерений 0—25, 0—50 и 0—100 мВ. Потенциометр имеет встроенный источник регулируемого напряжения (пределы регулирования —1,25—0—25; —2,5—0—50 и —5—0—100 мВ при напряжении питания от 1,2 до 1,65 В и внешней нагрузке R B > 25 Ом). Наименьшая ступень регулирования напряжения не превышает 0,03% предельного значения напря жения. Внутреннее сопротивление источника 10—15 Ом.
Наличие в потенциометре ПП-63 источника регулируемого напряжения позволяет использовать его как образцовый прибор для поверки милливольт метров и автоматических, потенциометров, а также для измерения термо-э. д. с.
или напряжения. Потенциометр снабжен |
проволочными резисторами (i?3 = |
||
= 0,6 Ом; R i = 1,6 Ом; Я5 = 5 Ом; |
= |
15 |
Ом; R , = 16,2 Ом; R a — 25 Ом), |
которые служат для имитирования внешнего |
сопротивления R Ba при поверке |
о +