10. Потенциометр. Автоматический потенциометр.

П ринцип потенциометрического метода измерения основан на уравновешивании (компенсации) измеряе­мой термо-ЭДС известной разностью потен­циалов, образованной вспомогательным источником тока.

Ток от вспомогательного источника Е (сухого элемента) проходит по цепи, в которую между точками А и В включен ком­пенсирующий переменный резистор RAB (КПР), представля­ющий собой калиброванную проволоку длиной L. Разность по­тенциалов между точкой А и любой промежуточной точкой D пропорциональна сопротивлению резистора R_AD (в точке D на­ходится скользящий контакт). Последовательно с ТЭП включен чувствительный милливольтметр НП с нулем посредине шкалы (нуль-прибор, нуль-индикатор). ТЭП подключен таким образом, что ток на участке сопротивления R_AD идет в том же направлении, что и от вспомогательного источника.

Автоматические электронные потенциометры, кроме измерения температуры, могут быть использованы и для ее автоматического регулирования

Автоматические потенциометры работают в комплекте одним из стандартных ТЭП или с пирометром полного излучения. Шкалы их практически равномерны.

Принцип действия автоматических, потенциометров различных модификаций, различающихся наличием или отсутствием опре­деленных узлов, одинаковый.

Измерительные схемы всех автоматических потенциометров предусматривают автоматическое введение поправки на тем­пературу свободных концов ТЭП. С этой целью их выполняют в виде неуравновешенного моста.

В се резисторы измерительной схемы, кроме Rк, выполняют из манганина; R_K — из меди или никеля.

Цепь источника тока состоит из двух ветвей: рабочей, в кото­рую включен КПР R_v, и вспомогательной, состоящей из двух резисторов R_H3 и R_K

Наличие вспомогательной ветви позволяет автоматически вве­сти поправку на температуру свободных концов ТЭП. Резистор R_р и свободные концы ТЭП должны находиться при одинаковых температурах. В приборе резистор R_K располагается недалеко от места подключения ТЭП.

Измеряемая термо-ЭДС термометра компенсируется падением напряжения на КПР R_р, зависящего от положения движка рео­хорда, и на резисторах

Повышение температуры свободных концов вызывает умень­шение термо-ЭДС термометра на величину Е (t'_Qt₀). При этом паде­ние напряжения на резисторе R_K одновременно возрастает; тогда

11. Термопреобразователи сопротивления

Термопреобразователи сопротивления нашли применение при измерении температуры в интервале -260…1100 є С. Входной сигнал термопреобразователя – температура, а выходной – его электрическое сопротивление. Термопреобразователи сопротивления являются первичными преобразователями и могут работать только в комплекте с приборами, измеряющими сопротивление и показывающими соответствующую этому сопротивлению температуру. Комплекты, состоящие из преобразователя сопротивления и измерительного прибора (мост, логометр), нашли применение при измерении температуры отходящих газов за сушильным барабаном и электрофильтрами, температуры масла в магистралях и т.д.

Для изготовления чувствительных элементов серийных ТС применяют чистые металлы. К металлам предъявляют следующие основные требования.

1. Металл не должен окисляться и вступать в химическое взаимодействие с измеряемой средой, должен обладать высокой воспроизводимостью значений электрического сопротивления в интервале рабочих температур.

2. Температурный коэффициент электрического сопротивления металла dt dR R 1 = α должен быть достаточно большим и неизменным. Этот коэффициент принято определять соотношением α = (К 100 – R 0) / (100 · R 0 ), где R 0 и R 100 – сопротивление образца данного материала при температуре соответственно 0 и 100 є С. Для большинства чистых материалов α ≈ 4 · 10 -3 1/ є С.

3. Зависимость сопротивления от температуры должна быть линей- ной или нелинейной без резких отклонений и явлений гистерезиса.

ПЛАТИНОВЫЕ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ТСП предназначены для измерения температуры в интервале - 260…1100 є С. Они выпускаются с номинальным сопротивлением R 0 чувствительного элемента при 0 є С: 1, 10, 50, 100 и 500 Ом. Чувствительный элемент платинового преобразователя сопротивлния выполнен из платиновой проволоки диаметром 0,05-1 мм. Платиновая проволока намотана спирально (бифилярно) и расположена в отверстиях каркаса из изоляционного материала. Для изготовления каркасов чувствительных элементов платиновых термопреобразователей применяют плавленый кварц, специальную керамику и другие материалы. Защитную арматуру изготовляют, как правило, из стали. Для измерения низких температур (до -260 є С) защитную арматуру заполняют гелием.

МЕДНЫЕ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ТСМ применяют для длительного измерения температуры -200…200 є С. Номинальные сопротивления чувствительного элемента R 0 при температуре 0 є С составляют 10, 50, 100 Ом. Чувствительный элемент медного ТС представляет собой безындукционную намотку из медной проволоки диаметром 0,08 мм, покрытую фторопластовой плёнкой. К намотке припаяны два вывода. Для обеспечения виброустойчивости и уменьшения инерционности, чувствительный элемент помещён в металлическую арматуру (кожух), которая заполнена порошком оксида алюминия и герметизирована.

Никелевые термопреобразователи сопротивления применяются для измерения температуры в интервале – 60…180 є С с номинальным сопротивлением при 0 є С, равным 50 Ом. Металлические термопреобразователи сопротивления – высокоточ- ные измерительные преобразователи температуры. С их помощью можно измерять температуру (при соответствующем схемном обеспечении) с точностью до 0,001 є С.