Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Это легко пояснить с помощьютабл. П.9 или рис. 02.1:Е (300 °С, 50 °С) = Е (300 °С, 0 °С) — Е (50 °С, 0 °С) == 2 2 , 8 8 — 3 , 3 5 = 1 9 , 5 3 мВ;Е (600 "С, 350 °С) = 21,97 мВ.ф2.}2-? Термо-ЭДС, развиваемая термоэлектрическим термометром,уменьшится на Е(to, 0). Это соответствует смещению всей его характеристики вниз по оси Е на E(ta, 0) (рис. 02.2).Ю2.^.^"Коэффициент преобразования термоэлектрического термометхра S=3E/dt изменяется в зависимости от температуры, так как £ ==f(t) нелинейна.
Очевидно, что в начале характеристики с увеличениемтемпературы рабочего конца коэффициент преобразования растет, а затем вследствие выравнивания темпа роста термо-ЭДС коэффициентпреобразования стремится к постоянному значению. Следовательно, зависимость коэффициента преобразования от температуры будет соответствовать штриховой линии на рис. 02.2. Как следует из решения02.12, при изменении to характеристика термоэлектрического термомет-pa смещается так, что изменение U не вызовет изменения зависимостикоэффициента преобразования от температуры.02.14.
Градуировку стандартных термоэлектрических термометровопределить можно. Для этого следует измерить термо-ЭДС. По этимзначениям нужно определить средний коэффициент преобразования исследуемых термометров на данном температурном интрвале и сравнитьс коэффициентами преобразования стандартных термоэлектрическихтермометров по табличным данным на том же интервале температур.02.15. Термо-ЭДС, развиваемая обеими термоэлектрическими термометрами, будет одинакова. Из основных положений теории термоэлектрических термометров известно, что включение третьего проводника в цепь термометра не изменяет термо-ЭДС, если температура местподсоединения этого проводника одинакова.02.16.
Определим по табл. П.12,£(32°С, 0°С) = 0 , 1 8 5 мВ.Определяем термо-ЭДС термометра с учетом поправкиЕ (t, 0) = E(t °C, 32 °С) + Е (32 °С, 0°С) = 3,75 + 0,185 = 3,935 мВ.По табл. П.12 определяем соответствующую температуру f=469,7°C.02.17. В соответствии с,теоремой о третьем проводнике [2,9J термо-ЭДС термоэлектрического термометра не зависит от материала проводника, подключенного к свободным концам, если температура своВодных концов одинакова.02.18.
Термо-ЭДС Е", действующая в цепи, изменится на Е'£" = £(700°С, 20°С) — £ ' (100 °С, 20 °С) = 6,274 —— 0,113 + 0,077 = 6,238 мВ.02.19. Температуры t\ и U могут быть различными, если удлиняющие термоэлектродные провода термоэлектроидентичны соответствующим электродам. Под этим подразумевается отсутствие термо-ЭДС втермоэлектрическом термометре, составленном из электрода термометраи соответствующего удлиняющего термоэлектродного провода:ЕАС(*'g = 0; EBD{t, g = o.В общем случае удлиняющие провода не термоэлектроидентичныэлектродам термометра, поэтому для.
исключения возникновения паразитной термо-ЭДС в цепи прибора должны быть выполнены следующиеусловия: 1) термо-ЭДС, развиваемая термометром и удлиняющими проводами, в интервале температур 0—100 °С, должна быть одинаковой;2) подключение удлиняющих проводов к термометру должно осуществляться с соблюдением полярности; 3) места соединения удлиняющихпроводов с электродами термометра должны иметь одинаковую температуру.02.20. Термоэлектрический термометр 3 (см. рис. 2.6) на большоминтервале температур не развивает никакой термо-ЭДС, поэтому онможет подключаться к измерительному прибору медными проводами.Термометр 4 на этом же интервале температур развивает незначительную термо-ЭДС, он тоже-может подключаться без удлиняющих термоэлектродных проводов, если возникающие при этом погрешности укладываются в допустимые значения.
Все остальные типы термометровдолжны подключаться к измерительному прибору с помощью удлиняющих термоэлектродных проводов.02. 21. Удлиняющие термоэлектродные провода (см. рис. 2.5) служат для вынесения свободных концов термоэлектрического термометрабез образования в цепи паразитных термо-ЭДС (необходимым условиемэтого является равенство температур мест подключения обоих термоэлектродов к удлиняющим термоэлектродным проводам).
Если бы термометр был подключен к потенциометру только медными проводами, тосвободные концы его имели бы температуру г^=70 о С. В предложеннойсхеме свободные концы вынесены удлиняющими проводами в точкуto = 28 °С. Медные провода можно рассматривать как третий проводник,который не изменяет термо-ЭДС, действующую в цепи, если температура мест подключения к удлиняющим термоэлектродным проводам.
одинакова. Может возникнуть погрешность за счет разности температур выводов измерительного прибора ИП, но, как правило, этим можнопренебречь, и, следовательно, искажения термо-ЭДС не будет. Такимобразом,E(t, 28 °С) = 2 3 , 5 2 мВ;Eit, О °С) = Е (t, 28 °С) + Е (28 °С, О °С) = 23,52 + 1 , 1 2 = 24,64 мВ,откуда £=593,5 °С.02.22.
Введение поправкина температуру свободных концов термоэлектрического термометра сводится всегда к сложению этой поправки, численно равной E(t0, 0), с термоЭДС, развиваемой термометром.Таким образом, схема с автоматическим введением поправки должна вырабатыватьсигнал U—f(lo)=E(t0, 0), причем для каждой градуировки термопарбудет своя функция f{to). Это сигнал должен складываться с термоЭДС термометра. Значения ta в функции f(to) и to (температура свободных концов) должны быть равны (рис. 02.3).02.23. Принцип введения поправки на изменение температуры сво-бодных концов с помощью компенсатора КТ-54, заключается в том, чтоизменение термо-ЭДС термоэлектрического термометра за счет изменения температуры свободных концов to должно компенсироваться противоположным по знаку изменением напряжения на диагонали cd моста (см. рис.
2.7). При одинаковом изменении t0 наибольшее изменениетермо-ЭДС будет у термоэлектрического термометра типа ХК, так какон имеет наибольший коэффициент преобразования, а наименьшее —у термоэлектрического термометра типа S. Следовательно, и изменениенапряжения на, диагонали cd для термометра типа ХК должно бытьнаибольшим, а это возможно, если напряжение на диагонали ab будеттакже наибольшим. Это означает, что при одинаковом для всех мостовнапряжении1 питания 13 в мостах для термоэлектрических термометровтипа ХК сопротивление Re должно быть наименьшим, а для типа S —наибольшим.02.24.
Входное сопротивление измерительного прибора ИП велико,поэтому потерей напряжения во внешней линии можно пренебречь. Приэтом напряжение на входе измерительного прибораUn = E(t,t0) +UCd{t"),где E(t, to)—термо-ЭДС, развиваемая термоэлектрическим термометром при температурах рабочего и свободного концов соответственно tи to; Ucd — напряжение на диагонали cd компенсатора при температуреего медного сопротивления t". Сопротивление резистора Ra (см. рис.2.7) подбирается таким образом, чтобы при h = t" (мост считается сбалансированным при 0°С)E(t0,Q) =Ucd(t0).Следовательно, для правильного введения поправки необходимо соблюдение равенства температур свободных концов термометра и медного резистора моста.
Для обеспечения этого свободные концы с помощью удлиняющих термоэлектродных проводов расположены околомедного резистора моста. При этом напряжение на входе измерительного прибораUn^E(t,t0)+Ucd(t0)=E(t,0)и не зависит от to.При замене удлиняющих термоэлектродных проводов на медныесвободные концы термометра окажутся в точках 1 и 2, т. е. t0 = t'—= 40 °С при /"=20 СС. Следовательно, в этом случае 13' =E(t, V) ++ UCd(t"), причем U' <Un, так как E(t', 0)>Uca(t").
Иначе говоря,мост должен ввести поправку на увеличение температуры свободныхконцов на 40 °С, а он вводит только на 20 °С. При линейной характеристике термоэлектрического термометра это эквивалентно уменыцениюпоказаний прибора на 20°С.02.25. На основании 02.24 легко заключить, что в данном случаезамена проводов на показаниях прибора не отразится.02.26.
Показания милливольтметра не изменятся, так как включение в цепь термоэлектрического термометра любого проводника не изменит термо-ЭДС, если температура мест подсоединения этого проводника будет одинаковой.02.27. Компенсатор изменения термо-ЭДС представляет собой неуравновешенный мост, который имеет нелинейную зависимость напряжения U на измерительной диагонали cd от сопротивления плеча RK(см. рис.
2.7).Характеристики всех стандартных термоэлектрических термометров в той или иной степени также нелинейны. Но степень нелинейностейПоста и термометров различна. Поэтому полная компенсация изменения термо-ЭДС возможна не более чем при двух температурах свободных концов.02.28. Вращающий момент рамки милливольтметраМ1 = ЪЫВ1,где г — радиус рамки; / — активная длина рамки; га — число витковрамки; В — магнитная индукция в зазоре; I — сила тока в рамке.Противодействующий момент, создаваемый пружинами,где с — коэффициент, учитывающий упругость противодействующейпружины; ф — угол поворота рамки (закручивания пружины).В положении равновесия Mj=M2 и угол поворота рамки2rlnBI<р =.сЧувствительность S определяется выражением [1\5 = Дф/А/.Так как зависимость <f = f(I) для милливольтметра линейна, томожно записатьS = 2rlnB/c.Таким образом, с увеличением числа витков га увеличивается чувствительность .S при условии, что коэффициент с остается неизменным.02.29.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
