Контрольная работа: Физические основы измерительных преобразователей

Вторичными приборами, работающими в комплекте с термоэлектрическими преобразователями, являются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры. Работа магнитоэлектрического милливольтметра основана на взаимодействии рамки, образованной проводником, по которому протекает ток, с полем постоянного магнита.

Ток от термопары, протекая по проводникам рамки, создает вращающий момент:

М_В = С ·2 rlnBI, (3)

где: С – коэффициент, зависящий от параметров рамки;

r- радиус рамки;

l – длина витка в зазоре между полюсным наконечником и сердечником;

n- число витков;

B - магнитная индукция;

I - сила тока, протекающая через рамку от термопары.

Все множители выражения 3 постоянны, кроме силы тока, поэтому данное выражение можно записать в виде:

М_В = С₁ · I, (4)

где: С₁ = С ·2 rlnB.

Величина противодействующего упругого момента, создаваемого спиральными пружинами, равна:

, (5)

где: Е – модуль упругости материала пружинок;

К – постоянный множитель, зависящий от геометрических размеров пружинок;

φ – угол зкручивания.

Следовательно, угол поворота рамки при равновесии моментов вращения и противодействия (М_В = М_φ ) равен:

φ = I. (6)

Потенциометрический или компенсационный метод измерения заключается в уравновешивании измеряемой ЭДС термопары известным падением напряжения от постоянного источника тока, которое измеряется с высокой точностью. Потенциометры имеют высокую точность измерения, поэтому широко применяются в промышленности и в лабораторной практике.

В контур I включены: источник постоянного тока Б, реостат R_РТ , уравновешивающий реохорд R_P , сравнительный резистор R_С . В контур II включен нормальный элемент НЭ. В контур III – термоэлектрический преобразователь Т.

Переключатель П устанавливается в положение 1, замыкая цепь контура II нормального элемента. Затем кнопкой К замыкают цепь контура Iи реостатом R_РТ регулируют рабочий ток, устанавливая стрелку гальванометра Г на нулевую отметку. Это произойдет тогда, когда ЭДС нормального элемента Е_С будет уравновешена обратным ей по знаку падением напряжения на сравнительном резисторе R_С ( на участке ab). После этого размыкают кнопку К и переводят переключатель П в положение 2. вновь замыкают кнопку К и изменяют ток в цепи III реохордом R_P до момента установки стрелки гальванометра на нулевую отметку. Таким образом, при полной компенсации тока в цепи термопары Т падением напряжения на реохорде получаем:

Е_АВ (t,t₀ ) = IR¹ _P = , (7)

где Е_С – ЭДС нормального элемента.

Величины Е_С и R_С определены и постоянны, следовательно, определение термо-ЭДС сводится к измерению сопротивления реохорда . Шкала потенциометра, нанесенная вдоль реохорда, может быть проградуирована в милливольтах или градусах Цельсия.

Для промышленного контроля и измерения применяют автоматические электронные потенциометры.

2.3 Терморезисторы

Терморезистор представляет собой проводник или полупроводник, сопротивление которого достаточно сильно зависит от температуры. Большинство химически чистых металлов обладает положительным температурным коэффициентом сопротивления ТКС. Для изготовления терморезисторов применяют материалы, обладающие:

- высокостабильным ТКС;

- линейной зависимостью сопротивления от температуры ;