Смирнов_Измерение технол_параметров (831917), страница 2
Текст из файла (страница 2)
3).Понятие номинальной статической характеристики ТППод номинальной статической характеристикой (НСХ)понимают зависимость термоЭДС преобразователя от температуры, заданную таблицей или уравнением. Получают НСХ преобразователя градуировкой, измеряя термоЭДС при известной температуре. По-другому НСХ называют еще градуировочной характеристикой.8ТермоЭДС зависит как от температуры рабочего спая tp , так иот температуры свободных концов преобразователя tc , т. е.
является функцией двух переменных: E (T2 , T1 ) f (tp , tc ). Чтобы избавиться от влияния второго аргумента, преобразователи градуируют при постоянной температуре свободных концов, которуюпринимают равной 0 С и называют опорной tоп . Таким образом,НСХ преобразователя станет функцией одной переменной:E (T2 , T1 ) f (tp , tоп ).Номинальные статические характеристики стандартных преобразователей в табличном виде, а также выраженные полиномамивидаnE Ai t i (n 3–14) приведены в ГОСТ Р 8.585−2001i 0(IEC 60584−1:2013).Температура, определенная по градуировке преобразователя,равна действительной температуре tp в том случае, если температура свободных концов ТП tc р а в н а опорной температуре tопили отклоняется от нее на допустимое малое значение.В случае если температура свободных концов tc н е р а в н аопорной температуре tоп , измерение температуры возможно прииспользовании закона аддитивности температур.Введем в термоэлектрическую цепь произвольную точку (паруточек) контакта с температурой Tx , значение которой находится вдиапазоне от T1 до T2 , т.
е. T1 Tх T2 . С учетом формулы (3) термоЭДС E (T2 , T1 ) от разности температур T2 и T1 можно представитькак сумму двух термоЭДС от температур T2 , Tх и Tх , T1 :E (T2 , T1 ) E (T2 , Tх ) E (Tх , T1 ).(6)Для любых значений tp и tc уравнение (6) термоэлектрической цепи можно записать следующим образом:E (tр , tоп ) E (tр , tс ) E (tс , tоп ).(7)В этом случае к измеренному значению термоЭДС Е (tp , tc )следует прибавить значение табличной поправки E (tс , tоп ), опре9деленное для tc с помощью НСХ.
Полученное табличное значениетермоЭДС E (tр , tоп ) используется для определения tp по НСХ преобразователя.Способы подключения термоэлектрическихпреобразователей к измерительным приборамДля ж е с т к и х ТП существуют различные способы подключения к измерительным приборам.Первый способ (простой и недорогой) — подключение с использованием медных (гомогенных) соединительных проводов C(рис. 4). Эти провода соединяют головку 1 преобразователя с колодкой 2 измерительного прибора ( RИП ).Рис. 4.
Схема подключения ТП к измерительному прибору гомогенными проводами:А, В — термоэлектроды; C — соединительныепровода; 1 — головка преобразователя; 2 — колодка измерительного прибора; tp — температурарабочего спая; tх — температура головки ТП; tc —температура свободных концов ТП; tокр — температура окружающей среды; RИП — сопротивлениеизмерительного прибораТочки подключения гомогенных проводов к термоэлектродамв головке 1 преобразователя являются точками свободных концовТП. Поскольку тепловые потоки от контролируемого объекта могут нагревать головку 1 преобразователя до температуры t х tокр ,то температура свободных концов tс превысит температуру окру10жающей среды: tс t х tокр . Для измеренного значения термоЭДСзапишемE E (tр , tс ) E (tр , t х ).В этом случае табличная поправка на температуру свободныхконцов составит E (tс , tоп ) E (t х , tоп ) и будет иметь переменноезначение.Уравнение (7) термоэлектрической цепи для такого вариантаподключения ТП можно записать какE (tр , tоп ) E (tр , t x ) E (t x , tоп ).При измерении высоких температур головка преобразователяможет нагреваться до 100 С и более, причем контроль температуры головки затруднен, а в ряде случаев невозможен.
Ввиду этогомедные провода используют в следующих случаях: температура головки ТП t х отличается на допустимое малоезначение (не превышающее предельную погрешность измерения)от температуры окружающей среды tокр , которую легко измерить; применяется преобразователь типа ТПР (B), поскольку притемпературе до 100 С его термоЭДС очень мала; имеется возможность измерения температуры головки преобразователя с достаточной степенью точности.Второй способ — подключение жестких ТП с использованиемкомпенсационных проводов А1 и В1 (рис.
5). Это специально подобранные провода, которые соединяют головку 1 преобразователя сколодкой 2, имеющей температуру, близкую к температуре окружающей среды tокр . Соединительная колодка 2 монтируется в непосредственной близости от измерительного прибора ( RИП ) или на достаточном удалении от контролируемого объекта.Головка преобразователя имеет температуру t х , большую, чемтемпература окружающей среды tокр .
В точках контакта компенсационных проводов с термоэлектродами в головке 1 преобразователя могут возникать дополнительные контактные разности потенциалов U AА1 (Т х ) и U ВВ1 (Т х ). Химический состав компенсационных проводов подобран таким образом, что дополнительные11контактные разности потенциалов не оказывают влияния на показания ТП.Рис. 5. Схема подключения ТП к измерительному прибору компенсационными проводами:А1, В1 — компенсационные провода; А, В — термоэлектроды; С — соединительные провода; 1 — головка преобразователя; 2 — колодка измерительногоприбора; tр — температура рабочего спая; tх температура головки ТП; tс — температура свободныхконцов ТП; tокр — температура окружающей среды;RИП — сопротивление измерительного прибораЧастным случаем компенсационных проводов являются проводаудлинительные. Их изготовляют из таких же материалов, что и термоэлектроды.
При таком подключении в точках контакта удлинительных проводов с термоэлектродами в головке 1 преобразователяне возникают дополнительные контактные разности потенциалов.Поскольку точки подключения гомогенных проводов к компенсационным или удлинительным проводам в колодке 2 измерительного прибора являются точками свободных концов ТП, можноутверждать, что свободные концы преобразователя находятся притемпературе tокр , т. е.
tс tокр . Для измеренного значения термоЭДС получимE E (tр , tс ) E (tр , tокр ).Значение табличной поправки на температуру свободных концов составит E (tс , tоп ) E (tокр , tоп ).Уравнение (7) термоэлектрической цепи для второго способаподключения ТП запишем как12E (tр , tоп ) E (tр , tокр ) E (tокр , tоп ).Сравнение двух способов подключения показывает, что табличная поправка при использовании компенсационных и удлинительных проводов имеет более стабильное значение, т. е.
погрешность измерения температуры будет меньше. Однако компенсационные и удлинительные провода имеют бóльшую стоимость,чем медные.Удлинительные и компенсационные проводаВ качестве удлинительных проводов для преобразователей изнеблагородных металлов и сплавов используют провода из такихже материалов, но с возможно бóльшим сечением и меньшимэлектросопротивлением. Их изготавливают по тем же стандартам,что и термоэлектродную проволоку.Также находят применение специальные сплавы, которые должны иметь термоЭДС и допустимые отклонения того же значения, чтои термоэлектроды при температуре до 100…300 С. Провода, изготовленные из таких сплавов, называют компенсационными.Различают поэлектродную и суммарную компенсацию. Составсплавов при поэлектродной компенсации выбирают таким образом, чтобы каждый из компенсационных проводов не создавалтермоЭДС с соответствующим термоэлектродом.Для суммарной компенсации характерно использование сплавов, которые в паре развивают такую же термоЭДС, что и ТП, хотякаждый из компенсационных проводов в паре с соответствующимтермоэлектродом имеет термоЭДС.
Обязательным условием присуммарной компенсации является равенство температур обеих точек контакта ТП с компенсационными проводами, чтобы возникающие в этих точках термоЭДС взаимно компенсировались. Для поэлектродной компенсации это условие не является обязательным;по этой причине метод применяют для более точных измерений.При использовании удлинительных и компенсационных проводов необходимо следить, чтобы тип проводов соответствовалтипу преобразователя и полярность подключения была правильной. В противном случае можно получить недопустимо высокуюпогрешность.13ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬЗадание1. Ознакомиться с основными характеристиками ТП, схемойлабораторной установки и назначением ее составных частей.2.
Для выполнения лабораторной работы использовать лабораторную установку, которая обеспечивает постоянство температуры рабочего спая tр и изменение температуры головки преобразователя t x .3. Получить зависимость показаний ТП от температуры головки для двух схем подключения к измерительному прибору —медными и компенсационными проводами — при нагреве и охлаждении головки ТП.4. Проанализировать термоэлектрические схемы измерения иопределить местоположение точек свободных концов преобразователя.
Сделать вывод о стабильности температуры свободныхконцов tс для обеих схем подключения.5. По результатам работы определить среднее значение температуры рабочего спая tр и среднее квадратичное отклонение σ.6. По результатам выполнения всех заданий построить зависимости измеренной температуры рабочего спая tр от температуры головки преобразователя t x для двух схем подключения принагреве и охлаждении головки.
Указать на графиках среднее значение температуры рабочего спая и среднее квадратичное отклонение.7. Проанализировать полученные зависимости и сделать выводы о возможных источниках погрешности измерений.Последовательность выполнения работы1. Подключить преобразователь типа ТХА (K) с градуировочной характеристикой ХА (K) к цифровому вольтметру медными проводами и включить нагрев головки преобразователя.2. Перед началом эксперимента измерить температуру входных клемм вольтметра tокр . В процессе нагрева от 50 до 100 °С14измерять температуру головки преобразователя t x и с интерваломв 5…10 °С фиксировать показания цифрового вольтметра E (tр , tс )и температуру свободных концов термоэлектрической цепи tс . Результаты измерений занести в табл. 1.Таблица 1Результаты измерений и расчетовПодключение ______________________________ проводами(медными, компенсационными)Процесс _____________________(нагрева, охлаждения)tx, °СE(tр, tс), мВtс, °Сtокр = ______ °CE(tс, tоп), мВE(tр, tоп), мВtp, °Ctp =______ =______3.
Отключить нагрев и повторить измерения по п. 2 в процессеохлаждения от 100 до 50 °С. Результаты измерений занести в табл. 1.4. Подключить преобразователь к цифровому вольтметрукомпенсационными проводами и повторить измерения по пп. 2 и 3.Результаты измерений занести в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
