Материал: Изучение принципа действия и устройства лабораторного потенциометра ПП-63 и некоторых приборов. Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М
Полученные абсолютные погрешности ∆R0 и ∆(R100/R0) сравниваются с допускаемыми погрешностями этих величин для класса допуска, указанного в паспорте на ТПС или более низкого. Термопреобразователь сопротивления считается годным к практическому применению, если полученные значения ∆R0 и (R100/R0) меньше допускаемых значений, указанных в табл. 8.2.
Таблица 8.3 Поправки ∆R для вычисления R100 на отклонение температуры
насыщенных паров кипящей воды от 100 0С
∆t,0С |
Медные |
Платиновые |
При tК = 98,6 |
0С сопротивление |
||
|
ТПС. ∆R, Ом |
ТПС. ∆R, Ом |
медного ТПС с НСХ 50М равно 71,2 |
|||
|
|
|
Ом. |
|
|
|
|
50М |
50П |
|
∆ t = 100 – 98,6 = 1,4 0С. По |
||
|
|
|
таблице находим: |
|
|
|
1 |
0,214 |
0,192 |
|
∆ t |
∆ R |
|
2 |
0,428 |
0,384 |
1 |
0,214 |
||
3 |
0,642 |
0,576 |
+ 0,4 |
+ 0,085 1,4 |
||
4 |
0,856 |
0,768 |
|
0,299 ≈ 0,3 |
|
|
5 |
1,070 |
0,960 |
|
Ом |
|
|
6 |
1,284 |
1,152 |
Следовательно, |
|
|
|
7 |
1,498 |
1,344 |
|
R100 = 71,2 |
+ 0,3 = 71,5 Ом |
|
8 |
1,712 |
1,536 |
|
|
|
|
9 |
1,926 |
1,728 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Поправки для ∆t, равные десятым и сотым долям 0С, меньше приведенных выше значений, соответственно, в 10 и 100 раз.
8.6. Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать разделы.
1.Назначение, устройство и принцип действия ТПС.
2.Описание установка для поверки ТПС.
3.Поверка ТПС, обработка результатов измерений и протокол поверки.
4.Ответы на контрольные вопросы.
8.7.Контрольные вопросы
44
1.Для чего предназначены технические ТПС?
2.Какие металлы используются для изготовления ТПС?
3.Какие пределы измерения имеют ТПС?
4.Как принято характеризовать качество (чистоту) платины, меди
иникеля?
5.Какие измерительные приборы применяются для измерения температуры в комплекте с ТПС?
6.Почему величина тока в цепи ТПС должна быть менее 0,5 мА?
7.В чем заключается поверка технических ТПС?
8.Почему для поверки ТПС взяты температуры 0 0С и 100 0С?
Лабораторная работа № 9 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА
ЛОГОМЕТРОВ
9.1. Цель и задачи работы
Цель работы заключается в изучении принципа действия и устройства логометров, предназначенных для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями сопротивления, и освоении операций поверки логометров.
Задачами лабораторной работы являются:
–изучение устройства и принципа действия логометра,
–проведение поверки логометра и определение его годности для дальнейшей эксплуатации,
–определение влияния изменения напряжения питания логометра на его показания.
9.2. Логометры
Логометры – приборы магнитоэлектрической системы, предназначенные для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями сопротивления (ТПС) стандартной градуировки. Упрощенная принципиальная схема логометра представлена на рис. 9.1.
45
Рис. 9.1. Принципиальная схема логометра:
1,2 – рамки; 3 – сердечник; 4,5 – полюса постоянного магнита; R – постоянный резистор; Rт – ТПС
Подвижная система логометра состоит из двух рамок 1 и 2 с сопротивлениями RР1 и RР2, жестко скрепленных друг с другом и со стрелкой прибора. Рамки охватывают неподвижный сердечник 3 и находятся в поле постоянного магнита. Магнитная система логометра создает переменную по углу поворота рамок магнитную индукцию. Выточки полюсных наконечников постоянного магнита сделаны так, что воздушный зазор убывает от краев полюсных наконечников к центру, а магнитная индукция возрастает по квадратичному закону от краев к центру полюсных наконечников.
Для подвода тока к рамкам применяют безмоментные вводы. Обе рамки питаются от общего источника постоянного напряжения. Последовательно с рамкой 1 включен ТПС с сопротивлением RT, а с рамкой 2 – постоянный резистор R. Рамки логометра включены таким образом, что при протекании по ним токов I1 и I2 создаются магнитные поля, в результате взаимодействия которых с полем постоянного магнита возникают вращающие моменты М1 и М2, направленные навстречу друг другу.
Если R + RP2 = RT + RP1, то I1 = I2 и при симметричном
46
расположении рамок 1 и 2, относительно полюсных наконечников, вращающие моменты М1 и М2 будут равны (рамки занимают положение, показанное на рис. 9.1).
Если сопротивление RT вследствие увеличения измеряемой температуры, а следовательно, нагрева ТПС, возрастет, то ток I1 уменьшается. Вращающий момент рамки 1 будет меньше момента рамки 2, т.к. I1 меньше I2. Подвижная система начнет поворачиваться в направлении большего момента, т.е. в сторону увеличения показания температуры. При этом рамка 1 с меньшим вращающим моментом попадет в более сильное магнитное поле и её момент увеличивается, а рамка 2, наоборот, попадет в более слабое магнитное поле и её момент уменьшается.
При определенном угле поворота вращающие моменты сравняются. Подвижная система остановится. Это произойдет при условии, если М1 = М2, или
|
|
|
|
|
K1B1I1 K2B2I2 , |
|
|
|
(9.1) |
|||||||||||||
где К1 |
и К2 – постоянные коэффициенты, определяемые |
|||||||||||||||||||||
геометрическими размерами рамок и числом витков в них; |
|
|||||||||||||||||||||
В1 и В2 |
– магнитные индукции в местах расположения рамок. |
|||||||||||||||||||||
Из уравнения (6.1) следует, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
K2 |
B2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
(9.2) |
|
|
|
|
|
|
I |
2 |
K |
B |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Учитывая, что отношение |
|
B2 |
является функцией угла отклонения |
|||||||||||||||||||
|
B |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
подвижной системы, можно записать, что |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
(9.3) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I2 |
|
|
|
|
|
||||
В соответствии с законом Ома токи будут равны |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
I1 |
|
U |
|
|
; |
|
|
|
I2 |
|
|
U |
(9.4) |
||||||||
|
R |
P1 |
R |
|
|
|
|
R |
P2 |
R |
. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подставив значения токов (9.4) в уравнение (9.3), получим
47
R |
R |
|
|
|
|
F |
P2 |
|
|
, |
(9.5) |
R |
R |
||||
P1 |
T |
|
|
|
|
Так как RP1, RP2 и R являются постоянными величинами, то |
|
||||
F RT , |
(9.6) |
||||
т.е. угол отклонения подвижной системы и стрелки логометра является функцией измеряемого сопротивления ТПС. Из уравнения (6.5) видно, что напряжение питания теоретически не влияет на угол поворота рамок. Практически изменение напряжения питания логометра становится заметным лишь при отклонениях, которые больше ±20 % от номинального значения, равного 4 В.
Для повышения чувствительности логометра рамки включаются в диагональ неуравновешенного моста (рис. 9.2).
Наименования и назначение резисторов, входящих в измерительную схему логометра, следующие: R2, R3, R6 – постоянные сопротивления, плечи моста; R5 – медный резистор для компенсации температурной погрешности, возникающей при изменении температуры окружающей среды; R1, R4 – резисторы, предназначенные для настройки логометра на заданный предел измерения; RР1 и RР2 – сопротивления рамок; RT – сопротивление ТПС; RК – контрольный резистор, предназначенный для замены термопреобразователя при подгонке сопротивления линии; Rл – резистор для подгонки сопротивления линии до заданного значения.
Номинальное значение сопротивления линий, соединяющих логометр с ТПС, указывается на шкале логометра и равно 5 Ом. Заданное значение сопротивления линии обеспечивается с помощью двух подгоночных катушек с сопротивлением RЛ 2,5Ом .
48