Цель лабораторной работы

Изучение принципа действия и устройства электронного автоматического потенциометра.

Теоретические основы

В основу метода, измерения температуры с помощью термопар положен термо­электрический эффект: в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения имеют раз­ную температуру.

Цепь, состоящая из двух разнородных проводников, называется термопарой, проводники А и В, образующие термопару, - термоэлектродами (Рис. 9). Спай термо­пары, помещенный в объекте измерения и имеющий температуру t, называется рабочим или горячим.

Рис. 9 - Термопара

Спай, имеющий темпера­туру t₀, называется свободным или холодным. Суммарную ТЭДС этой замкнутой цепи получим, обходя цепь против часовой стрелки:

E_AB (t, t₀) = e_AB (t) + e_BA (t₀)                           (4)

где e_AB(t) и e_BA(t₀) - контактная ЭДС, возникающая в местах соединения и обусловленная разностью температур концов термоэлектродов А и В.

При t = t₀

E_AB (t₀, t₀) = e_AB (t₀) + e_BA (t₀) = 0                  (5)

Откуда

e_BA (t₀) = - e_AB (t₀)                                           (6)

Подставив (6) в (4), получим

E_AB (t₀, t₀) = e_AB (t) - e_AB (t₀) = 0                     (7)

Таким образом, ТЭДС термопары зависит от двух переменных t и t₀. Но если под­держивать температуру одного из спаев постоянной, нап­ример t = const, то функция упро­стится, и уравнение перепишется таким образом

E_AB (t₀, t₀) = f (t)                                   (8)

Эта зависимость определяется опытным путем (т. е. градуировка термопары), а вы­ражать ее можно градуировочной кривой, являющейся статической характеристикой термо­пары (Рис. 10) и таблицами.

Рис.10 - Графическое определение поправки на температуру

свободных концов

Рис. 11 - Общий вид термоэлектрического термометра

 

  Поправка на температуру свободных концов термопары

Выше было установлено (уравнение 8), что ТЭДС термопары является функцией температуры рабочего спая только в том случае, если темпе­ратура свободных концов посто­янна. Градуировка, термопары производится чаще всего при температуре свободных концов t₀, равной 0 ⁰С (реже при + 20 ⁰С). В процессе измерения температура t₀ может быть от­личной от градуировочной, поэтому возникает необходимость внесения поправки, иначе по­лучаемые значения ТЭДС будут либо завышены, либо занижены. Это отклонение ТЭДС выражается уравнением:

 E_AB (t, t₀) = E_AB (t, t₀^’) +/- E_AB (t₀^’, t₀) ,                      (9)

где E_AB (t, t₀) - значение ТЭДС термопары при температуре свободных концов t₀, равной градуировочному значению;

E_AB (t, t₀^’) - значение ТЭДС термопары при действительной температуре свободных концов t₀;

E_AB (t₀^’, t₀) - поправка, которая должна, быть внесена в показания прибора при t^’≠ t₀.

Если t₀^’ < t₀, то значения ТЭДС термопары завышены по сравнению с табличными данными, и поправка берется со знаком "минус". Если t₀^’ > t₀, то значения ТЭДС зани­жены, и поправка берется со знаком "плюс".

Как видно, поправка представляет собой ТЭДС термопары, которую она развивает при температуре горячего спая t₀^’ и при температуре сво­бодных концов t₀. Определить величину поправки, а также искомую температуру t можно по градуировочной кривой термопары, если известна действитель­ная температура свободных концов t₀^’. Это производится следующим обра­зом (Рис. 10):

а) По графику находят величину поправки E_AB (t₀^’, t₀), взят случай         t₀^’ > t₀.

б) Измеряют прибором значение ТЭДС термопары при действительной температуре свободных концов t₀ – E(t, t₀^’).

в) Зная суммарную ТЭДС E_AB (t, t₀^’) + E_AB (t₀^’, t₀), по графику определя­ют искомую температуру рабочего спая t.