Измерительные цепи

Термо-ЭДС, развиваемые термопарами в диапазоне от θ_min до θ_max составляют для разных типов от 10 до 50 мВ. Для измерения таких ЭДС могут использоваться, например, аналоговые или цифровые вольтметры, а также компенсаторы постоянного тока (см. раздел 2.1).

Выбираемое средство измерений должно обеспечивать достаточно малый ток потребления от термопары. При этом результат измерений будет мало зависеть от нестабильного сопротивления линии связи между термопарой и средством измерений (это сопротивление обычно не превышает 10 Ом).

Как выбрать материал проводов А΄, Б΄ линии связи (рис. 3.22)?

θ0 + А΄ Б΄ θ

Рис. 3.22. К вопросу о выборе материала проводов линии связи.

Соединение электрода А с проводом А΄ – это тоже термопара, также, как и соединение электрода Б с проводом Б΄. Температура θ₀ свободных концов термопары АБ может доходить до 100 ⁰С, а температура θ₁ на другом конце линии связи – комнатная. Если бы соединение электродов А и Б (так называемый «рабочий конец») основной термопары находился при температуре θ₀ (рис. 3.23,а), а свободные концы – при температуре θ₁, то она развивала бы некоторую термо-ЭДС Е₀.

Рис. 3.23. О термоэлектрической идентичности «удлинительных электродов» с основной термопарой.

Если материал проводов А΄ и Б΄ выбран произвольно, то при тех же условиях термопара А΄ Б΄ (рис. 3.23,б) разовьёт термо-ЭДС Е₀ ΄ другого значения. Разность Е₀ - Е₀ ΄ создаёт погрешность измерения температуры θ в схеме рис. 3.22. Этой погрешности можно избежать двумя способами:

· применять для линии связи провода из тех же материалов А и Б, что и основная термопара;

· применять для неё провода из таких материалов А΄ и Б΄, которые в диапазоне температур до θ₀ обладают термоэлектрической идентичностью с термопарой АБ, т.е. обеспечивают Е₀ = Е₀ ΄.

В обоих случаях такие провода линии связи получили название «удлинительные термоэлектроды». Первый способ не применяют для термопар из благородных металлов и их сплавов, т.к. это дорого, а также, если материал термоэлектродов не гибкий, как, например, сплавы хромель и алюмель.

При названном условии термоидентичности вместо (3.18) можно записать

E = F(θ) – F(θ₁).

Ясно, что E может служить мерой θ, если θ₁ = const или если влияние изменений θ₁ компенсируется. {3К25}

ВОПРОСЫ:

1. Что представляет собой термоэлектрический измерительный преобразователь? Для измерения каких неэлектрических величин он используется?

2. Каков принцип действия термоэлектрического измерительного преобразователя?

3. Из каких соображений выбирают материал термоэлектродов?

4. Каких максимальных значений достигают термо-ЭДС стандартных термоэлектрических измерительных преобразователей?

5. Назовите основные технические характеристики термоэлектрических измерительных преобразователей.

6. Нарисуйте простейшие схемы включения термоэлектрических измерительных преобразователей.

7. Из каких соображений выбирают материал линии связи термопары со средством измерений термо-ЭДС?

3.10. Методы электрических измерений неэлектрических величин