2020-10-11
210
В экспериментальную установку (рис. 2.1) входит жидкостной термостат 7, в который погружены терморезистор 5, горячий спай термопары 8, чувствительный элемент цифрового термометра 6 и ртутный термометр 12. Холодные спаи термопары 9 размещены в сосуде Дьюара с тающим льдом.
Терморезистор - платиновый термометр сопротивления ПТС-10, включен последовательно с образцовым сопротивлением 2 и магазином сопротивлений 4, марки МСР-63, в цепь источника напряжения 3. В качестве образцового сопротивления используется катушка Р-321 номиналом
10,0000 Ом.
С помощью магазина сопротивлений в измерительной цепи устанавливается электрический ток такой величины, чтобы чувствительный элемент терморезистора не нагревался этим током. Для термометра сопротивления
ПТС-10 этот ток не должен превышать 10 мA.
Измерение падений напряжения на терморезисторе и образцовом сопротивлении, а также термо-ЭДС термопары осуществляется цифровым вольтметром В7-78/1. Подключение датчиков к вольтметру производится с помощью термопарного переключателя 11.
|
|
|
На рис.2.2 показана конструкция терморезистора - платинового термометра сопротивления ПТС-10. На кварцевом каркасе 1, имеющем форму геликоида, размещена спираль 2 из платиновой проволоки. Диаметр платиновой проволоки равен 0,05 мм. Диаметр спирали- 0,5 мм.
Рис.2.1. Схема экспериментальной установки
1-цифровой вольтметр В7-78/1; 2-образцовое сопротивление Р-321;
3-источник питания; 4-магазин сопротивлений МСР-63;
5-терморезистор (ПТС-10); 6-электронный термометр; 7-термостат;
8-рабочий спай термопары; 9-холодные спаи термопары; 10-сосуд Дьюара с тающим льдом; 11-переключатель термопарный; 12 – ртутный термометр
Рис. 2.2. Схема платинового термометра сопротивления
1-кварцевый каркас; 2-платиновая спираль; 3-выводящие проводники.
Каркас со спиралью образуют чувствительный элемент термометра сопротивления диаметром 3 - 4 мм и длиной 50 мм. В верхней части каркаса закреплены приваренные к спирали две пары выводящих проводников 3 из платиновой проволоки диаметром 0,3 мм. Чувствительный элемент помещен в герметичный чехол, который изготовлен из плавленого кварца и заполнен газообразным гелием.
Проведение работы
В работе необходимо провести градуировку термопары и поверку цифрового и ртутного термометров с помощью платинового термометра сопротивления ПТС-10.
При подготовке к работе необходимо приготовить лёд для холодных спаев термопары и загрузить его в сосуд Дьюара. Далее включить установку: источник питания в цепи термометра сопротивления, измерительный милливольтметр, цифровой термометр.
Установить с помощью магазина сопротивлений требуемое значение электрического тока в цепи терморезистора (не более 10 мА). Включить термостат и вывести его на заданный режим. Для этого с помощью электро-контактного термометра термостата установить заданное значение температуры и включить нагреватель термостата. При достижении стационарного температурного режима провести измерения падения напряжения на терморезисторе, на образцовой катушке сопротивления, ЭДС термопары, а также температуры с помощью цифрового и ртутного термометров. Результаты измерений занести в протокол (табл.2.1).
|
|
|
Т а б л и ц а 2.1
Протокол измерений
| № опыта | t, ч, мин | U Т, мВ | U к, мВ | Е, мВ | Т цифр, ОС | Т рт, ОС |
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| ... |
Количество стационарных режимов, а также число измерений в каждом режиме согласовать с преподавателем.
На основании экспериментальных данных по формуле 2.5 рассчитать значения сопротивлений терморезистора RT. Температуры T в стационарных состояниях рассчитать, используя градуировочное уравнение для образцового платинового термометра сопротивления (ПТС-10):
, (2.7)
где t', о С. - вспомогательный параметр («платиновая» температура).
Величина t' находится из решения уравнения
, (2.8)
Здесь w = RT /R0, RT - сопротивление ПТС-10 при измеряемой температуре;
R0 = 10,0923 Ом - сопротивление ПТС-10 при 
температуре 0 О С; a = 3,9141∙10-3,d=1,49187- эмпирические коэффициенты уравнения, характеризующие данный термометр сопротивления; 100, 419,58, 630,74 - температуры (оС): кипения воды, затвердевания цинка и затвердевания сурьмы соответственно (эти значения получены при давлении, равном одной физической атмосфере).
Содержание отчета
· Краткое описание схемы и принципов работы термопары и терморезистора (ПТС-10).
· Протокол опытных данных и результаты их обработки.
· Для термопары построить градуировочную характеристику E (T) и градуировочное уравнение T (E), используя опытные данные, выражения 2.3 и 2.4 и метод наименьших квадратов. Сравнить градуировочную характеристику E (T)с соответствующей стандартной градуировкой термопары, приведенной в [2] и определить поправку для стандартной термопары по соотношению
, (2.9)
где Т - температура, измеренная терморезистором в стационарном режиме, Т станд. - соответствующее табулированное значение температуры для стандартной термопары.
· Провести оценку случайной и систематической погрешностей определения сопротивления ПТС-10 (
), термо-ЭДС термопары (Е).
· Оценить косвенным методом приборную погрешность температуры, измеренной терморезистором.
· Определить погрешность градуировки термопары.
· Построить график Dстанд(T), а также графики локальных отклонений D T i(T) и D E i(T), используя соотношения
, (2.10)
, (2.11)
Контрольные вопросы
· Как рассчитать случайную погрешность измерения термоЭДС?
· Как рассчитать случайную погрешность измерения сопротивления терморезистора?
· Какие приборы входят в измерительную схему терморезистора?
_______________________________
