Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Пределы допускаемой основной погрешности записи приборов ЭПС -+ 1~/о нормирующего значения измеряемой величины. Приборы указанных типов выпускаются с Временем прохождения указателем всей шкалы 2,5; 6 илн 16 с. Скорость продвижения диаграммной ленты потенцнометров ЭПС от 10 до 120 ммlч. Безреохордные потенциометры могут применяться с внешним сопротивлением до 1000 Ом.
Потеициометры могут быть снабжены следующими дополнительными устройствами: одним или двумя передающими преобразователями типов ПФ, ПС или ПП (гл.8 ); сигнализярующим (регул ирующим) четырехконтактным устройством, позволяющим осуществлять предварительную и аварийную сигнализацию, двухпозиционное регулирование и другие операции. Автоматические безреохордные потенциометры применяюгси в металлургической промышленности. На ТЭС и АЭС они распространения не получили. ГЛАВА пятАЯ ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ К НИМ 5-1.
Общие сведения Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от — 260 до 750"С. В отдельных случаях оии могут быть использованы для измерения температур до 1000'С. Действие термометров сопротивления основано иа свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находится. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента у болыпинства термометров сопротивления составляет несколько сантимегров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде термометром сопротивлении измеряют некоторую среднюю температуру тех слоев среды, в которых находится его чувствительный элемент.
Раньше считали, что наиболее подходящим материалом для изготовления термометров сопротивления являются только чистые металлы. Однако исследования последнего времена показали, что ряд полупроводников так же могут быть использованы в качестве материала для изготовления термометров сопротивления. Известно, что подавляющее большинство металлов имеет пологкительный температурный коэффициент электрического сопротивления, достигающий 0,4 — 0,6% ' С ' для чистых металлов. Это связывается с тем, что число носителей тока — электронов проводимости — в металлах очень велико и не зависит от температуры.
Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. В полупроводниках наблюдается иная картина — число электронов проводимости резко возрасгаег с увеличением теьшературы. Поэтому электрическое сопротввление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоневциальному закону) уменьшаегся при их нагревании.
При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов. Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наиболыпее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного матерлала. Эту обмотку принято называть чувствительным элементом термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заключают в специальную защитную гильзу.
К числу достоинств металлических термомегров сопротивления следует отнести: высокую степень точности измерения температуры; в<иможность выпуска измерительных приборов к ним с стандартной градуцровкой шкалы практически на любой температурный интервал в пределах допустимых температур применения термометра сопротивления; возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору; возможность использования их с информационно-вычислительными машинами.
Полупроводниковые термометры сопротивления, как показывает практика их применения, могут быть использованы для измерения температуры от 1,3 до 400 К. В практике технологического контроля они по сравнению с металлическими находят меньшее применение, так как требуют индивидуальной градуировки. Для точных измерений сопротивления термометров в лабораторных условиях применяют потенциометры и мосты. Тип и класс точности указанных средств измерения выбирают в зависимостиоттребований к точности измерения сопротивления термометра, а вместе стем и температуры.
При измерении температуры в промышленных условиях термометры сопротивления применяют в комплекте с логометрами, авто- матическими уравновешенными мостами и автоматическими компенсационными приборами. При этом необходимо иметь в виду, что эти приборы снабжают шкалой, отградуированной в градусах Цельсия, которая действительна только для определенной градуировки термометра сопротивления и заданного значения сопротивления проводов, соединяющих термометр с измерительным прибором, 5-2. Основные сведения о термометрах сопротивления и металлах, применяемых для их изготовления Металлы, предназначенные для изготовления чувствительных элементов (ЧЭ) термометров сопротивления, должны отвечать ряду требований, Они должны не окисляться и обладать высокой воспроизводимостью значений электрического сопротивления в интервале рабочих температур.
Выбранный металл в диапазоне применяемых температур долгкеп иь:егь монотонную зависимость сопротивления от температуры /г = /" (/) и достаточно высокое значение температурного коэффициента сопротивления а. Этот коэффициент в общем виде может быть выражен равенством: а =---„—, (5-2-1) Температурный коэффициент электрического сопротивления принято определять от 0 до 100'С. Для этого случая выражение (5-2-1) принимает вид: (5-2-2) где й, и И„, — сопротивления образца данного металла, измеренные соответственно при 0 и 100'С. Известно, что сплавы обладают меньшим значением температурного коэффициента сопротивления. Кроме того, воспроизводимость свойств сплавов далеко недостаточна по сравнению с чистыми металлами.
Исследования показывают, что чем чище металл (при отсутствии в нем механических напряжений), тем лучше у него воспроизводимость термомегрических свойств и больше значения отношения И,~/Р, и а. Поэтому чистые металлы, предназначенные для изготовления взаимозаменяемых ЧЭтермометров сопротивления, должны иметь нормированную и при этом высокую чистоту. Следует указать, что значение йщ,/йм тах же как на, являются общепринятымн показателями степени чистоты данного металла и наличия в нем механических напряжений. Для снятия механических напряжений в данном металле применяют определеннь:е режимы отжига. При этом значение отношения ээээ/й„а следовательно, и температурного коэффициента сопротивления образца возрастают до их предельного значения для данного металла, Приведенным выше основным требованиям к металлам для изготовления ЧЭ термометров сопротивления в широком интервале тем- иератур удовлетворяет платина.
Если верхний предел температуры применения термометра не высок, то указанным выше требованиям удовлетворяют также медь и никель. В отдельных случаях применяют для изготовления ЧЭ терхюметров сопротивления, но с ограни- ченной областью их использования, и другие мегаллы, например железо, вольфрам и молибден. Платина и изготовляемые из нее термометры сопротивления. Чистая платина отвечаег в наибольшей степени всем основным тре- бованиям, предъявляемым к металлам для изготовления ЧЭ термо- метров сопротивления. Термометры с ЧЭ из платиновой проволоки диаметром от 0,05 до 0,1 мм применякпся в лабораторной и пр омыш- ленной практике для измерения температуры от — 260 до +750'С.
При применении платиновых термометров сопротивления для измерения температуры от — 250 до — 180'С необходимо иметь в виду, что в этом случае приходитси измерять весьма малые сопротивления, особенно в нижней части температурного интервала. Поэтому при измерении низких температур платиновыми термометрами соп- ротивления необходимо применять в комплекте с ними измеритель- ные приборы, которые позволяют измерять с высокой точностью сотые доли ома. Платиновые термометры сопротивления в отдельных случаях используются для измерения и более высоких температур, напри- мер, в метрологической практике до 1055'С (ГОСТ 8.083-73).
При этом необходимо учитывать, что платина при высокой температуре (близкой к 1000'С) начинает распыляться. Поэтому для уменьшения влияния распыления платины, а следовательно, и увеличения срока службы чувствительный элемент термометра сопротивления, пред- назначенный для измерения температуры до 1100'С, изготовляют из платиновой проволоки диаметром около 0,5 мм. Чистая платина в окислительной (воздушной) среде устойчива и длительное время сохраняет свои градуировочные данные.
Однако такие условия применения платины при измерении температуры в практических условиях не всегда могут быть обеспечены. Поэтому чувствительный элемент термометра должен быть надежно защищен от возможного механического повреждения, попадания влаги, за- грязнения платины, губительно~о действия на нее восстановитель- ных и агрессивных газов, содержащихся в среде, температуру кото- рой измеряют термометром. Более подробно вопрос о возможностях загрязнения платины и губительного действия на нее некоторых газов освещен при рассмотрении платинородий — платиновых термо- электрических термометров. К недостаткам платины следует отнести отклонение от линей- ного закона зависимости ее сопротивления от температуры (рис.
5-2-1), Однако все другие достоинства платины в достаточной степени искупают указанный недостаток и позволяют считать пла- тиновый термометр сопротивления наиболее точным из числа пер- вичных преобразователей, предназначенных для измерения темпе- ратур в той же области, Платиновые термометры сопротивления в зависимости от нх назначения разделиотся на следуюц(ве трн основные группы: эталонные, образцовые (1-го н 2-го разрядов) н рабочие. Термометры рабочие в свою очередь подраз- 'Р Ог(ле делаются на термометры повышенной точности (лабораторные) н технические.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
