1.1. Схема подключения термопары к милливольтметру

Схема подключения термопары к милливольтметру приведена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Схема измерения ТЭДС милливольтметром

1.2. Определение диапазона изменения напряжения на выводах милливольтметра

Определяем диапазон изменения напряжения на выводах милливольтметра при температуре свободных концов термопары, если Т₀ = 0 °С, по формуле:

Uав = Е(T, T₀)/(1+R_ВН/R_V), (1.1)

где Е(T, T₀) – ТЭДС термопары, мВ, при температуре Т горячих спаев (измерительных спаев) и Т₀ – холодных спаев, °С; R_V – внутреннее сопро-тивление вольтметра, Ом; R_ВН – сопротивление измерительной цепи, в которое входит сопротивление термопары, соединительных проводов, контактов и т.п., Ом.

По таблице П4 (приложения) определяем значения ТЭДС термопары ТХК (L) при – 50 °С и при + 50 °С. [1]

Е (– 50, 0) = – 3,005 мВ.

Е (+ 50, 0) = + 3,306 мВ.

Полученные значения подставляем в формулу (1.1)

Uав(–50°С) = – 3,005/(1+18/160) = – 2,7011 мВ

Uав(+50°С) = + 3,306/(1+18/160) = + 2,9717 мВ

1.3. Определение диапазона изменения напряжения на выводах милливольтметра и систематической погрешности, если Т₀ = 20 °С

По таблице П4 (приложения) определяем значения ТЭДС термопары ТХК (L) при – 50 °С и при + 50 °С , если Т₀ = 20 °С. [1]

Е (– 50, 20) = – 3,005 – 1,290 = – 4,295 мВ.

Е (+ 50, 20) = + 3,306 – 1,290 = 2,016 мВ.

Полученные значения подставляем в формулу (1.1)

Uав(–50°С; +20 °С) = – 4,295/(1+18/160) = – 3,8607 мВ

Uав(+50°С; +20 °С) = + 2,016/(1+18/160) = + 1,8121 мВ.

Uав = Uав(–50°С; +20 °С) – Uав(–50°С) = – 3,8607– (−2,7011) = – 1,1596 мВ.

Таким образом, в показании милливольтметра будет присутствовать аддитивная систематическая погрешность Uав = – 1,1596 мВ, которую необходимо учитывать. В виде приведенной погрешности это значение составит γ = Uав/ Х_N 100 (1.2)

где Х_N − нормирующее значение изменяемой величины.

γ = 1,1596/(+ 2,9717 – (– 2,7011)) 100 = 20,4 %,

что достаточно велико.

1.4. Определение систематической погрешности, если сопротивление подключаемых проводов будет по 5 Ом

При наличии двух соединительных проводов с сопротивлением по 5 Ом каждый сопротивление измерительной цепи увеличится на 10 Ом и составит

R^'_ВН = 18 + 10 = 28 Ом.

Полученное значение подставляем в формулу (1.1)

U ^'ав (–50°С) = –3,005 /(1+28/160) = – 2,5574 мВ

U ^'ав (+50°С) = + 3,306 /(1+28/160) = + 2,8136 мВ.

U ^'ав = U ^'ав (–50°С) – Uав(–50°С) = –2,5574 – (– 2,7011) = 0,1437 мВ.

U ^'ав = U ^'ав (+50°С) – Uав(+50°С) = +2,8136 – 2,9717 = – 0,1581 мВ.

Таким образом, в показании милливольтметра будет присутствовать мультипликативная систематическая погрешность, изменяющаяся в зависимости от показаний прибора следующим образом, табл. 1.2, рис. 1.2

В виде приведенной погрешности это значение составит:

γ = 0,1437/(+ 2,9717 – (– 2,7011)) 100 = 2,5 %;

γ = 0,1581/(+ 2,9717 – (– 2,7011)) 100 = 2,7 %,

что достаточно велико.

Т аблица 1.2 – Динамика мультипликативной систематической погрешности

от наличия неучтенного сопротивления проводов

Измеряемое значение температуры	Показания прибора, мВ			Значение погрешности, мВ
	истинное	реальное
– 50 °С	-2,7011	-2,5574	0,1437
– 25 °С	-1,3861	-1,3123	0,0738
0°С	0	0	0
+ 25 °С	1,4566	1,3791	-0,0775
+ 50 °С	2,9717	2,8136	-0,1581

График 1.1. Динамика мультипликативной систематической погрешности

от наличия неучтенного сопротивления проводов