Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 55
Текст из файла (страница 55)
5-12-1. Здесь гт', — термометр сопротивления; гса — резистор для подгонки начального значения шкалы; )тп р — приведенное сопротивление реохорда (гг'„р —— = )гз р)тп (гг'„р + ггз) ', Аз — балластный резистор для ограничения тока в цспч термометра; Трг — трансформатор тока, Остальные обозначения соответствуют припятью выше. Питание измерительной схемы осуществляется напряжением переменного тока 6,3 В, частотой 50 Гц от вторичной обмотки силового трансформатора усилителя. Термометр сопротивления,Р, и балластньш резистор включены в схему последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока Тр,.
Нагрузкой вторичной обмотки трансформатора тока являются резистор Яи и приведенное сопротивление реохорда гт', р. Рассматриваемая схема прибора позволяет измерять активное сопротивленне термометра путем автоматической компенсации напряжения, возникающего на зажимах термометра Ьс, противоположным ему по фазе напряжением, снимаемым с резистора Й„, и сопротивления реохорда левее движка а.
-гги Рис. 5-12-1. Принципиальная схема антоматиче- ского компенсационного прибора. Когда измеряемая температура, а следовательно, и сопротивление термометра соответствуют начальному значению шкалы прибора, движок реохорда а находится на схеме в крайнем правом положении. В этом случае напряжение на термометре компенсируется напряжением, снимаемым с резистора гт'„и реохорда Я, р'. 1 Я, „=К (Я„+Я, ), (5-12-1) где 1т — тоь, протекающий через термометр сопротивления и первичную обмотку трансформатора тока; 1а — вторичный ток трансформатора; Й, „— сопротивление термометра, соответствуюшее начальному значению шкалы прибора. При нарушении равновесия напряжений вследствие уменьшения сопротивления термометра, а следовательно, и измеряемой температуры на вход усилителя подается напряжение небаланса.
Это напряжение усиливается усилителем до значения, достаточного для приведения в действие реверсивного двигателя РД. Выходной вал двигателя, кинематически связанный с движком реохорда и указателем, передвигает их и приводит измерительную схему в равновесие. В этом случае положению равновесия схемы соответствует уравнение (5-12-2) (»1 («(Р + глР р) где л» = К,.р®„р (здесь К,, — сопротивление участка реохорда левее движка а). Решая уравнение (5-12-2) относительно (Г„получаем: А =А»(Р +ш(э р) (5-12-3) где (й = 1«(1, — коэффициенттрансформации трансформатора тока. В уравнение (5-12-3), связывающее измеряемое значение сопро- тивлениЯ теРмометРа с сопРотивлением РеохоРДа (Г„р и РезистоРа гг„, входят не значения токов, а их отношение или коэффициент (гь который в достаточно широких пределах изменения намагничиваю- щего тока имеет постоянное значение.
Это позволяет считать, что колебания напряжения питания или изменения сопротивлений токовых проводников термометра, вызывающие изменение тока (м на результаты пе влияют. С другими вариантами автоматических компенсационных приборов, разработанных НПО «Термоприбор», для измерения и записи низких температур, а также для измерения разности температур с помощью термометров сопротивления можно познакомиться в 119).
ГЛАВА ШЕСТАЯ МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНТАКТНЫМИ МЕТОДАМИ, ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ И СПОСОБЫ ИХ УЧЕТА И УМЕНЬШЕНИЯ 6-1. Общие методические указания Рассмотренные выше контактные методы и средства измерения температуры широко применяются при контроле и автоматизации различных технологических процессов, а также при проведении исследований.
Точнссть измерения температуры, так же как и других величин, зависит от выбранного метода измерения, от метрологических и динамических характеристик средств измерении, от условий измерения и ряда других причин. Поэтому выбор метода и средств измерения температуры необходимо производить в зависимости от поставленной задачи, требуемой точности и условий измерения. Под средствами измерения температуры мы будем понимать жидкостные термометры, мапометрические термометры и измерительные комплекты, состоящие из термометров сопротивления или термоэлектрических термометров с соответствующими вторичными приборами, нормирующими преобразователями и другими измерительными устройствами.
При выборе средств измерения температуры необходимо иметь в виду не ту точность, которая свойственна им при работе в нормальных условиях, а ту точность, которую приборы могут обсспе шть в данных эксплуатационных условиях. Одновременно с выбором средств измерений в зависимости от их метрологических и динамических характеристик должен стоять вопрос о минимальном и максимальном значениях измеряемой температуры, а следовательно, и о выборе шкалы прибора или диапазона преобразования нормирующего преобразователя. Это связано с тем, что допускаемые погрешности манометрических термометров, вторичных приборов и нормирующих преобразователей выражены в виде приведенных погрешностей в процентах от диапазона измерения (нормнрующего значения). Вследствие этого для обеспечения наибольшей точности измерения желательно выбирать вторичный прибор по возможности с безнулевой шкалой, а нормирующнй преобразователь — с безнулевым диапазоном преобразования, кроме того, максимальная измеряемая температура должна быть близка к верхнему пределу измерении нли диапазона преобразования.
Условия работы вторичных приборов, нормирующих преобразователей и маномегрических термометров бывают различны, а именно: при температуре выше или ниже нормальной области значений (например, 20-+- 5'С), прн воздействии других влияющих величин (э 1-5), в местах, подверженных вибрации или с наличием внешних электрических и магнитных полей. Внешние условия, при которых должны работать приборы, могут сильно влиять на точность измерения, что необходимо учитывать при выборе места их установки. Если вторичные приборы или яормирующие преобразователи работают при температуре окружающего воздуха ниже или выше нормальной области значений, то ввести поправку в их показания в большинстве случаев ие представляется возможным.
Это обьясняется тем, что ни знак, ни числовое значение дополнительных погрешностей этих приборов, возникающих при отклонении влияющих величин от нормальных значений или нормальной области их значений, нам не известны, так как они нормируются со знаками плюс и минус (Э 1-5). В этом случае остаегся единственный путь — увеличивать на соответствующее значение погрешность измерения ($1-7).
Следует также иметь в виду, что отклонение влияющих величин не должно превышать определенных — нормированных пределов расширенной области их значений, например, в эксплуатационных условиях температура среды, окружающей вторичные приборы, пе должна быть ниже +5 или выше +50'С, среда не должна быть силыю запыленной и не должна разрушающе действовать на приборы. В противном случае необходимо применять специальные защитные устройства или какие-либо другие меры, обеспечивающие удовлетворительные условия работы приборов.
Если приборы монтируются на щитах управления, то последние должны устанавливаться в специальных помещениях. В тех случаях, когда приходится устанавливать приборы в таких местах, где вибрацич неустранима, применяют амортизаторы или выбирают специальные приборы. осли вторичпыи прибор устанавливается на амортизаторах, то провода к нему должны подводиться при помощи гибкого шлангового соединения.
Точность измерения стационарных температур зависит не только от предела допускаемых основной н дополнительных погрешностей применяемых средств измерения, а в равной мере и от условий измерения, от выбранного места, спссоба установки термоприемника и ряда других причин. Это обусловлено тем, что при применении контактных методов измерения температуры первичный преобразователь (термоприемник) находигся в непосредственном контакте со средой„ температура которой измеряется. В этих условиях термоприемник является для среды посторонним телом и в той или иной степени нарушает первоначальное температурное поле среды в месте его установки.
Средства измерения температуры, на каком бы принципе действия они ни были основаны, показывают только собственную температуру термоприемника, или, точнее, температуру рабочей части (чувствительного элемента) термоприемпика. При этом необходимо учитывать, что собственная температура термоприемпика по ряду причин может отличаться от действительной температуры среды. При измерении стационарных температур такими причинами являются теплообмен излучением между термоприемником и окружающими его телами, отвод или подвод тепла по термоприемнику вследствие теплопроводности, торможение потока газа и другие причины.
Систематические погрешности измерения стационарных температур, обусловленные указанными причинами, относятся к методическим погрешностям измерения. Для устранения или уменьшения методических погрешностей, происходящих вследствие тепло- обмена излучением и теплопроводности, необходимо прежде всего обеспечить рациональную и правильную установку термопрнемника, а также осуществлять ряд других мероприятий, рассматриваемых ниже. При измерении стационарных температур в каком-либо месте внутри или на поверхности твердого тела, а также жидкости или газа (пара), движущегося с небольшой (умеренной) скоростью, собственную температуру термоприемннка принимают за действительную темпе) атуру среды с некоторой методической погрешностью, если ею нельзя пренебречь. Сцепка же погрешности результата измерения стационарных температур производится в соответствии с указаниями, сделанными в 5 1-4 и 1-7.
При измерении температуры газовых потоков большой скорости, как будет показано ниже (5 6-6), собственная температура термоприемника не равна действительной (термодннамической) температуре движущегося газа. При измерении температуры, меняющейся во времени, могут иметь место, наряду с методическими погрешностями, также и динамические погрешности Я 1-6). Измерению температуры газового потока, меняющейся во времени, при переменных коэффициентах теплообмена посвящено большое количество работ 137, 38, 27, 391.
Однако до настоящего времени еще не разработана единая инженерная методика оценки динамических погрешностей изьерения температуры, меняющейся во времени при переменных коэффициентах теплообмена. Причинами этого' являются не столько сложности математического порядка, сколько недостаточность сведений о характере возможных изменений температуры среды, ее скорости, малая изученность процессов нестационарного конвективного теплсюбмена. Ниже рассматриваются возможные источники методических погрешностей при различных условиях измерения температуры, а также мероприятия, реализация которых позволяет свести зтн погрешности к минимуму. Следует отметить, что задача определения методических погрешностей измерения стационарных температур за счет теплообмена излучением и теплопроводности должна решаться путем совместного учета обоих факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
