Из уравнений (2.2.8) и (2.2.10) следует, что

т.е. угол поворота рамки и укрепленной на ней стрелки прибора прямо пропорционален э.д.с. термопары и обратно пропорционален сопротивлению цепи пирометра.

Разность потенциалов на зажимах милливольтметра всегда меньше, чем э.д.с. термопары и может быть определена из выражения:

Из формулы (2.2.13) следует, что чем больше внутреннее сопротивление милливольтметра, тем меньше отражаются изменения сопротивления термопары и соединительных проводов на показаниях прибора и тем, следовательно, точнее показания милливольтметра.

Градусная шкала милливольтметра всегда наносится при вполне определенном стандартном значении внешнего сопротивления, величина которого проставляется на шкале.

Показания милливольтметра будут неизменными, если суммарное сопротивление цепи при измерении будет соответствовать сопротивлению прибора при градуировке. Милливольтовую шкалу, если необходимо, наносят без учета внешнего сопротивления, т.е. показания милливольтной шкалы соответствуют напряжению на зажимах прибора, которое в формуле (2.2.14) обозначено через U.

Как следует из выражений (2.2.9) и (2.2.10), чтобы показания прибора достоверно отражали изменения т.э.д.с., равное

необходимо стабилизировать термо.э.д.с. холодного спая.

Стабилизацию т.э.д.с. холодного спая можно осуществлять следующими методами: свободные концы термопары подводят к пирометрическому милливольтметру при помощи соответствующих термоэлектродных проводов и термостатируют, либо осуществляют подключение через компенсационную коробку.

На рис.2.2.2. показана схема подключения компенсационной коробки 1 к термопаре 2.

В коробке имеются три пары зажимов: 4 - для компенсационных термоэлектродных проводов, 5 - для источника питания и 7 - для электроизмерительного прибора. В коробке, собран неуравновешенный мост из резисторов R1-R4. Резистор R4 выполнен из никеля и является термометром сопротивления.

Рис. 2.2.2. Схема термокомпенсации свободных концов термопары.

Температурный коэффициент электрического сопротивления манганина, из которого выполнены R1 – R3, очень мал. Поэтому электропроводность R1 – R3 практически не зависит от температуры. Наоборот, сопротивление никеля ощутимо зависит от температуры. Дополнительный манганиновый резистор R_д устанавливается в цепи питания и имеет различное сопротивление для разных типов термопар. Благодаря этому напряжению питание моста (на диагонали аb) отстраивается на требуемую величину для различных термоэлектродов. Во вторую диагональ моста сd включены последовательно термопара 2, компенсационные провода 4, соединительные провода 7 и вторичный прибор 8.

Мост уравновешивается либо для температуры окружающей среды 0°С (если термопара градуировалась при 0^˚ С), либо для температуры окружающей среды Т=20°С (если термопара градуировалась при 20°С). В уравновешенном состоянии моста разность потенциалов в диагонале cd равна нулю и мостовая схема не влияет на измерение т.э.д.с., а вносит лишь дополнительное постоянное сопротивление 0, 05...1, 0 Ом.

Если температура окружающей среды отличается от температуры градуировки термопары, то т.э.д.с. на свободных концах термопары не соответствует значению градуировочной характеристики. В этих случаях между точками с и d возникает разность потенциалов, знак которой зависит от соотношения температуры градуировки и температуры окружающей среды. Таким образом, отличие температуры окружающей среды от температуры градуировки взаимно компенсируются методом сложения т.э.д.с. термопары и напряжения диагонали cd (с остаточной погрешностью в пределах 0, 004 мВ на 1 градус отклонения).

Пирометрические милливольтметры изготавливают переносными и стационарными.

Переносные милливольтметры предназначены, главным образом, для выполнения контрольных функций поверки и градуировки, а также для точного измерения температур в лабораторных условиях. Стационарные приборы используются в производственных условиях, и они подразделяются на показывающие и самопишущие.

По способу крепления подвижной системы (рамки) милливольтметры бывают с подвижной подвесной системой и на кернах.

Милливольтметры, работающие в комплекте с термопарами, изготавливают на различные пределы измерения (см. таблицу 2.2.1)

Таблица 2.2.1.Характеристики милливольтметров, работающих с термопарами

Согласно ГОСТу, изготавливают пирометрические милливольтметры следующих типов: МПП милливольтметр показывающий переносной классы точности 0, 5; 1, 0; МПЩ - милливольтметр показывающий щитовой, классы точности 1, 0; 1, 5; 2, 5; МСЩ - милливольтметр самопишущий щитовой, классы точности 1, 0; 1, 5; 2, 5.

Внутреннее сопротивление милливольтметров должно быть:

менее 500 Ом при классе точности 0, 5; 300 Ом для класса точности 1, 0;

200 Ом - для класса точности 1, 5 и 100 Ом для класса точности 2, 5.

Милливольтметры имеют арретир и корректир. Арретир - предохранения подвижной системы прибора от повреждений при транспортировке и переносе, а корректир для установки стрелки в нулевое положение или на отметку шкалы в диапазоне возможных колебаний температуры свободных концов термопары.

При измерении температуры термоэлектрическими пирометрами основными источниками погрешности измерения могут быть:

1. отклонение градуировочной характеристики термопары от стандартной;

2. неучтенные при измерении колебания температуры свободных концов термопары;

3. несоответствие сопротивления внешней цепи стандартному значению;

4. отклонение температуры прибора от градуировочной;

5. воздействие внешних магнитных полей;

6. нерабочее положение прибора.