3. Основные погрешности термоэлектрических термометров

Погрешности термоэлектрических термометров складываются из погрешностей, вносимых датчиком, электрической цепью и гальванометром.

К погрешностям, вносимым датчиком, можно отнести следу­ющие:

1. Погрешность из-за потерь от теплоизлучения и теплопроводимости.

2. Погрешность от неполного торможения газового потока.

3. Динамическую погрешность.

Эти три погрешности являются общими для всех датчиков температуры, они рассмотрены в § 7.3.

Погрешности, вносимые электрической цепью, специфичны для термоэлектрического метода измерения:

1. Погрешность от изменения температуры свободных кон­цов. Уменьшение этой погрешности достигается применением тех или других температурных компенсаторов, измеряющих темпера­туру и вносящих автоматически поправку в выходной сигнал (см., например, поз. 10 на рис. 7.12). Устранение этой погрешно­сти достигается применением термопары из сплавов НК-СА или НЖ-СК.

2. Погрешность, вызванная влиянием паразитных термо-э. д. с. Эта погрешность имеет место в том случае, если темпера­тура в точках присоединения термоэлектродов А и В к соедини­тельным проводам С и Д неодинакова (рис. 7.15), а также, если неодинаковая температура в точках соединения проводов, с на­грузкой.

Для уменьшения этих погрешностей концы соединительных проводов С и Д должны располагаться поблизости друг от дру­га с тем, чтобы они находились в одинаковых температурных ус­ловиях.

3. Погрешность, вызванная изменением электрических сопро­тивлений термопары, соединительных проводов и рамки гальва­нометра при изменении температуры окружающей среды. Основ­ное влияние оказывает изменение сопротивления рамки, посколь­ку это сопротивление значительно больше сопротивлений термо­пары и проводов.

Компенсация этой погрешности осуществляется по одной из схем, показанных на рис. 7.15.

В схеме на рис. 7.15, а добавочное сопротивление R_Д выпол­няется из манганина, а шунт R_ш — из никеля.

Условие температурной компенсации для этой схемы (4.14):

.

В схемах на рис. 7.15, б и в компенсация осуществляется с помощью полупроводниковых терморезисторов (ПТР).

В схеме на рис. 7.15, б в качестве добавочного сопротивления R₁ используется ПТР, сопротивление которого при нормальной температуре соизмеримо с сопротивлением компенсируемого эле­мента (рамки гальванометра), температурный коэффициент сопротивления R₁ в среднем равен по абсолютной величине, но противоположен по знаку температурному коэффициенту со­противления компенсирующего элемента. Этим условиям удовле-

творяет ПТР, изготовленный из карборунда и феррокремния (так называемый силит). Температурные характеристики элементов схемы при использовании силита в качестве сопротивления R₁ приведены на рис. 7.16, а. Вследствие нелинейности температур­ной характеристики силита компенсация получается неполной.

В схеме на рис. 7.15, в в качестве добавочного сопротивления R₁ применяется ПТР с большим отрицательным температурным коэффициентом , зашунтированный манганиновым сопротивле­нием R₂. Шунт предназначен для сглаживания нелинейности температурной характеристики ПТР, а также для компенсации влияния технологического разброса параметров ПТР. Для ком­пенсации сопротивления r, изготовленного из медной проволоки с температурным коэффициентом ~4*10^-3 в диапазоне темпе­ратур от —60 до +50° С, сопротивление терморезистора берут равным R₁= (0,4-0,8)r, а сопротивление шунта R₂ = 0,439r + 0,27R₁. Эти формулы применимы при использовании ПТР с ве­личиной параметра В, лежащей в пределах 2250—2650° К. При этом погрешность компенсации не превышает ±3% от среднего значения суммарного сопротивления цепи во всем диапазоне ра­бочих температур.

На рис. 7.16,6 приведены температурные характеристики элементов схемы рис. 7.15, в '.

Погрешности термоэлектрического термометра, вносимые гальванометром, имеют тот же характер, что и погрешности, вно­симые логометром (стр. 194), но к ним добавляются еще погреш­ности, вызванные влиянием температуры окружающей среды на магнитную индукцию в рабочем зазоре постоянного магнита и на модуль упругости противодействующих пружин. Эти две по­грешности примерно равны по абсолютной величине, но противо­положны по знаку, благодаря чему они почти полностью взаимно компенсируются, (результирующая температурная погрешность гальванометра не превышает 1% на 100° С).