Термоэлектрический термометр

В основе термоэлектрических термометров лежит измерение термо- электродвижущей силы (термоЭДС), возникающей при нагревании об­щей точки двух разнородных проводниковА и В, соединен­ных путем сварки или пайки. Такой теплочувствительный элемент на­мывается термопарой.

Для термопары термоЭДС равна алгебраической сумме разностей потенциалов всех спаев.

На практике используются как отдельные термопары, так и соеди­нения нескольких термопар — термобатареи. При измере­нии температуры в реактивном сопле термопары располагаются в разных точках сопла и соединяются электрически последовательно друг с другом. При таком соединении суммарная термоЭДС пропорцио­нальна средней температуре газов в измеряемых точках.

Соединительные провода между термопарой и указателем (магни­тоэлектрический гальванометр) с целью уменьшения паразитных термоЭДС изготавливают из мате­риалов электродов термопар или из материалов с термоэлектриче­скими свойствами, близкими к ним.

Используемые на практике термоэлектрические термометры можно разделить на следующие группы: типа ТЦТ — для измерения темпера­туры твердых тел; типов ТВГ и ТСТ — для измерения температуры движущихся газов со схемами прямого преобразования; типа ИТ и др. — для измерения температуры движущихся газов с компенсацион­ными схемами измерения.

Термометры типа ТВГ предназначены для измерения усредненной темпера­туры потока выходящих газов двигателя. В них при­меняют четыре последова­тельно соединенные термо­пары. Их суммар­ная термоЭДС пропорцио­нальна средней температу­ре газов, выходящих через сечение сопла. Особен­ностью конструкции датчи­ка термометра является наличие в защит­ной трубке 3 термопары 1 окна 2 большого размера для входа газов и окна 4 малого размера для выхода газов. Такая конструкция компенсационного типа обеспечивает измерение температуры в заторможенном потоке газов, что уменьшает влияние скорости потока газа на результат измерения.

Термометры типа ТВГ имеют диапазон измерения 300...900°С. Погрешности в рабочем диапазоне шкалы не выше ±15°С.

Схема термометра компенсационного типа, характерная для тер­мометров третьей группы, представлена ниже. Разность термоЭДС, снимаемая с термопар Т, и напряжение компенсации, снимаемое с мо­стовой схемы (резисторы R1 — R9), поступает на усилитель У и двух­фазный индукционный реверсивный двигатель М. Последний через ре­дукторыP1 и P2 перемещает стрелки указателя и изменяет сопротивле­ние R6 до тех пор, пока напряжение мостовой схемы не скомпенсирует термоЭДС с термопар Т. Питание мостовой схемы осуществляется от выпрямителя, состоящего из резисторов R13, RI4, диода Д1, фильтру­ющей емкости С1 и стабилитронов Д2...Д6.

При изменении температуры окружающей среды меняется термо­ЭДС термопар. Одновременно меняется и напряжение диагонали мо­стовой схемы за счет изменения сопротивления терморезистора R2, имеющего температуру холодного спая термопар. Параметры схемы подобраны так, что эти изменения взаимно компенсируются. Исполь­зование компенсационного метода измерения позволило свести общие суммарные погрешности прибора до ± 10° С при диапазоне измерений 300... 1000 °С.

Погрешности термоэлектрических термометров складываются из погрешностей датчика, электроизмерительной схемы и указателя. В основном погрешности датчика аналогичны погрешностям датчика термометра сопротивления. Погрешности возникают из-за потерь от теплоизлучения и теплопроводности, из-за торможения газового пото­ка, инерционности. Нагрев термопары протекающим током влияет не­значительно на результат измерения. Дополнительные погрешности имеют место из-за паразитных термоЭДС, зависящих от температуры в местах соединения проводников.