Измерение температуры с помощью термопреобразователя сопротивления и логометра

Цель работы: изучить принцип работы, определить источники погрешности.

Оборудование: термопреобразователи сопротивления, логометр типа Ш-69000, универсальный прибор Р4833 (магазин сопротивления), тепловой излучатель (лампа Р=75Вт), ЛАТР, вольтметр, источник питания (ВИП-010), нагреватель (емкость с трансформаторным маслом).

ВВЕДЕНИЕ

Термометры сопротивления (ТС) широко применяются для измерения температуры в интервале от –260 до 750°С. Действие термометров сопротивления основано на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента (ЧЭ) у большинства ТС составляет несколько сантиметров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде ТС измеряют некоторую среднюю температуру тех слоев среды, в которых находится его ЧЭ.

Для изготовления ТС могут быть использованы чистые металлы и ряд полупроводников.

Полупроводниковые ТС могут быть использованы для измерения температуры от 13 до 400⁰ С. Для точных измерений сопротивления термометров в лабораторных условиях применяют потенциометры и мосты. При измерении температуры в промышленных условиях ТС применяют в комплекте с логометрами, автоматическими уравновешенными мостами и автоматическими компенсационными приборами.

Значение электрического сопротивления медных термометров вычисляется по формуле:

R_t = R₀ (1 + at), где

a – температурный коэффициент меди.

Значение электрического сопротивления платиновых термометров сопротивления при температуре в Омах вычисляется по формуле:

R_t = R₀[ 1 + Аt + Вt² + С(t - w₀)t³]; -200 < t < 0°С;

R_t = R₀[ 1 + Аt + Вt ]; 0°С < t < 750°С

Значение постоянных коэффициентов:

Значения сопротивлений ТС при температуре 0°С соответствующих градуировке приведены ниже:

Платиновых:

R₀ = 10, 00 Ом, гр.20

R₀ = 46, 50 Ом, гр.21

R₀ = 100, 00 Ом, гр.22

Медных:

R₀ = 53, 00 Ом, гр.23

R₀ = 100, 00 Ом, гр.24

В данной работе платиновые термометры сопротивления гр.20-22 не применяются.

НАЗНАЧЕНИЕ ЛОГОМЕТРА

Логометр щитовой типа Ш-69000- прибор магнитоэлектрической системы, обыкновенный с повышенной механической прочностью, кл. 1, 5 предназначен для измерения температуры и рассчитан для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и относительной влажности до 80%.

Сопротивление внешней соединительной линии равно 5 или 15 Ом.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЛОГОМЕТРА

Логометр представляет собой прибор магнитоэлектрической системы, двумя смещёнными под углом рамками на кернах (держатель).

а)

б)

Рисунок 1. Схемы подключения термометров сопротивления

а) по «трехпроводной» схеме, б) по «двухпроводной» схеме.

Логометр выполнен в плоскопрофильном корпусе и предназначен для утеплённого монтажа и снабжён механическим арретиром (установка «0»).

Измерительная схема прибора представлена неуравновешенным мостом постоянного тока, питающая диагональ которого измерительная диагональ аb; плечи моста R₃; R₂; R₁; 0, 5R_л; R₆; 0, 5R_л; R_t; контрольные сопротивления: R₁ R_5л.

В средней точке 8 измерительной диагонали подключены две рамки измерительного механизма МИ.

При изменении температуры происходит изменение соотношения токов, протекающих через соответствующие рамки МИ.

В одной рамке ток протекает по цепи «+» источника питания тока С; R₅; R₄, рамка МИ, клемма 6, R₆; 0, 5R_л; R₁ точка d «–» источника питания.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ ПРИБОРА Р4833

1. Перед началом работы необходимо ознакомится с паспортом прибора P4833.

2. Выполните подготовительные работы соответственно п 6 «подготовка к работе» (прибор P4833), а затем п. 7.

ЗАДАНИЕ.

1. Получить разрешение на включение установки от преподавателя. Ручка регулятора ЛАТРа должна находиться в крайнем левом положении.

2. Увеличивая напряжение измерять мощность с выдержкой 4–5 мин. и снимать показания по логометру. Полученные измерения занести в таблицу 1. Построить график зависимости Р = f(Т).

Таблица 1

4. При температуре 80 °С изменить сопротивление линии на 30% и 50%. Определить

дополнительную погрешность:

при 30% увеличении R_л

при 30% уменьшении R_л

при 50% увеличении R_л

при 50% уменьшении R_л

от оптимальной величины R_л, указанной на шкале прибора. Полученные данные внести в таблицу.

Таблица 2

5. Вместо R_t подключить магазин сопротивления и построить зависимость t = f (R_t) гр.23, t = f (R_t) гр.24. Полученные данные занести в таблицу и построить графики.

Таблица 3

Основная литература: [1-4, 5, 6] (стр.188–229).

Методические рекомендации см. тезисы лекции №3, а также литературы [1–13], стр. 56-288, [14-18] стр. 10-15, стр. 35-55.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6