Глава вторая. Измерение температуры

2-5. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ

При измерении температуры термоэлектрическим термо­метром свободные концы его согласно уравнению (2-21) должны иметь постоянную температуру, так как колеба­ния последней отражаются на показаниях вторичного прибора.¹ (¹ Исключение составляет термоэлектрический термометр типа ТПР.) В случае отклонения температуры свободных концов от градуировочного значения, равного 0°С, к пока­заниям вторичного прибора вводится соответствующая поправка. Поддержание постоянства температуры свобод­ных концов термометра может производиться с помощью специальных термостатов, что значительно облегчает вве­дение этой поправки, величина которой в этом случае остается постоянной.

В настоящее время широко применяется автоматичес­кое введение поправки на температуру свободных концов термометров при помощи специальных компенсирующих устройств, что не требует обеспечения постоянства этой температуры. Указанные устройства располагаются от­дельно или встраиваются во вторичный прибор.

При прокладке между термоэлектрическим термомет­ром и вторичным прибором соединительной линии свобод­ные концы термометра, находящиеся на зажимах в его головке, будут расположены около нагретых поверхностей ( обмуровки, изоляции трубопроводов и пр.), т. е. в зоне пере­менной температуры. Чтобы отнести эти концы в зону с пос­тоянной и более низкой температурой, применяются так на­зываемые термоэлектродные удлиняющие провода, состоя­щие из двух жил, изготовленных из металлов или сплавов, имеющих одинаковые термоэлектрические свойства с тер­моэлектродами термометра.¹ (¹ ГОСТ 1791-67. Проволока из никелевого и медно-никелевых сплавов для удлиняющих проводов.)

Посредством удлиняющих проводов производится как бы наращивание термоэлектродов термометра, позволяю­щее отнести свободные концы от места его установки в бо­лее благоприятные условия.

Для термометров из неблагородных металлов удлиняю­щие провода изготовляются чаще всего из тех же материа­лов, что и термоэлектроды, тогда как для термометров из благородных металлов в целях удешевления удлиняющие провода выполняются из материалов, развивающих в паре между собой в диапазоне температур 0 - 150 °С ту же термо - э. д. с, что и термометр, для которого они предназначены. Для термометров типа ТПП положительная жила удли­няющих проводов состоит из меди, а отрицательная - из сплава ТП (99,4% Си, 0,6% Ni). Термометры типа ТХА применяются с удлиняющими проводами из меди и константана.

Отдельные жилы удлиняющих проводов имеют различ­ные опознавательные расцветки электроизоляции для правильного подключения их к термометру.

Основные характеристики удлиняющих проводов при­ведены в табл. 2-10

Удлиняющие провода выпускаются следующих марок:

• ПКВ - с поливинилхлоридной изоляцией в общей полихлорвиниловой оболочке (для прокладки в сухих и сырых помещениях при температуре 40 -65 °С и отно­сительной влажности до 98%);
• ПКВГ - то же гибкий;
• ПКЛ - теплостойкий с лавсановой изоляцией, обмо­танный стекловолокном или волокном лавсана с пропиткой лаком, в общей оплетке из волокна лавсана, проклеенной лаком ( для прокладки при температуре до 120 °С);
• ПКЛЭ - тоже, экранированый;
• КПЖ – жаростойкий с изоляцией из стекловолокна заключенного в алюминиевую оболочку;

Указанные провода имеют сечение жилы: ПКВ - 2,5 мм², ПКВГ - 1; 1,5; 1,8; 2,5 мм², ПКЛ - 1,5; 1,8; 2,5 мм², ПКЛЭ - 1,5; 2,5 мм² и КПЖ - 1; 1,5; 2,5 мм². Длина проводов 20- 50 м.

Схема термоэлектрического термометра с удлиняющими проводами и вторичным прибором показана на рис. 2-19.

Термоэлектроды 1 и 2, образующие рабочий конец 3, изолированы друг от друга фарфоровыми трубками 4 и заключены в защитный чехол 5. В головке 6 термоэлектроды посредством двух зажимов 7 соединены с удлиняю­щими проводами 8, к которым посредством соединительных проводов 9 подключен в точках 10 и 11, являющихся сво­бодными концами термометра, вторичный прибор 12. Постоянная температура свободных концов поддержива­ется термостатирующим устройством 13.

В лабораторной практике температура свободных кон­цов термометра поддерживается равной 0 °С путем поме­щения их в стеклянный сосуд с двойными стенками, из замкнутого пространства между которыми удален воздух (сосуд Дьюара). Сосуд наполняется мелко истолченным льдом с водой. Свободные концы погружаются в лед в пробирках с машинным маслом.

Автоматическое введение поправки на изменение тем­пературы свободных концов термоэлектрических термо­метров типов ТПП, ТХА и ТХК может выполняться с помощью так называемой компенсационной коробки типа КТ-54 (рис. 2-20).

К шести зажимам коробки КТ присоединяются: термоэлектрический термометр Т, вто­ричный прибор ВП и источник питания постоянного тока ИП напряжением 4 В. Соединение термометра с коробкой производится удлиняющими проводами УП, благодаря которым свободные концы переносятся на ее зажимы.

Компенсационная коробка собрана по схеме неуравно­вешенного моста, постоянными плечами которого являются резисторы R1 - R3, ¹ (¹ Здесь и в дальнейшем обозначения R1 , R2 и т.д. относятся к резисторам а R₁, R₂ и т.д. – к значениям их сопротивлений.)выполненные из манганина ² (² Сплав манганин имеет большое удельное электрическое сопро­тивление (в 25 раз больше, чем у меди) и крайне незначительный температурный коэффициент электрического сопротивления (почти в 700 раз меньше, чем у меди). Ввиду этого манганин широко исполь­зуется для изготовления различных проволочных резисторов (кату­шек, реостатов и пр.), а пере­менным - резистор R_H из никеля, имеющего большой температурный коэффициент электрического сопротивле­ния. Добавочный манганиновый резистор R_Д служит для ограничения тока, потребляемого мостом, и для отдельных типов термометров имеет различное сопротивление. Тер­мометр и вторичный прибор включены последовательно в диагональ моста аЬ, а источник тока и добавочный ре­зистор - в диагональ cd.

При температуре окружающего воздуха (свободных концов тер­мометра) 20 °С мост находится в состоянии равновесия, при кото­ром потенциалы в его вершинах a и Ь равны. В этом случае компенсационная коробка не оказывает влияния на значение создаваемой термометром термо - э. д. с. При отклонении температуры окружающего воздуха от 20 °С равновесие моста вследствие изме­нения сопротивления никелевого резистора нарушается и между вершинами a и Ь появляется разность потенциалов, равная по значению изменению термо - э. д. с. термометра, вызванному откло­нением температуры свободных концов, и противоположная ему по чнаку В результате показания термометра будут зависеть только от температуры его рабочего конца.

Компенсационная коробка может работать при темпе­ратуре окружающего воздуха 0 – 40 °С. Вместе с источни­ком питания она устанавливается вблизи термометра. Питающим устройством служит сетевой выпрямитель типа СВ-4. ¹ (¹ Сетевой выпрямитель типа СВ-4 состоит из трансформатора и селенового выпрямителя. Он подключается к сети переменного тока напряжением 127 или 220 В и дает постоянное напряжение 4 В. Допускаемая нагрузка на стороне выпрямленного напряжения не более 65 мА.). Сопротивление, вносимое коробкой в измеритель­ную цепь, составляет 1 Ом. Погрешность ΔЕ (мВ) компен­сации термо - э. д. с. при отклонении температуры свобод­ных концов термометра от 20 °С находится из равенства

где α - постоянная, равная для термометров типов ТПП, ТХА и ТХК соответственно 0,015; 0,04 и 0,065 мВ;

Δt - отклонение температуры свободных концов от нормального значения °С .

Коробка имеет карболитовый корпус с крышкой и три штуцера с уплотнениями для ввода проводов от термометра, выпрямителя и вторичного прибора. Габариты коробки 150х115х55 мм.

Для уменьшения стоимости измерительной установки часто к одному вторичному прибору посредством двух­полюсного переключателя поочередно подключаются не­сколько однотипных термометров. ¹ (¹ Для термоэлектрических термометров применяются двух­полюсные переключатели: щеточный типа ПМТ на 4, 6, 12 и 20 точек измерения; малогабаритный типа МГП-10 па 10 точек; плас­тинчатый типа ПД-6 на 2 и 3 точки; роликовый типа ПДП-ТП на 12, 24, 36 и 72 точки. Корпуса переключателей приспособлены для утопленного монтажа.)

. На рис. 2-21 приведена схема, предусматривающая поочередное включение вторичного прибора ВП при помо­щи переключателя П в один из термоэлектродов термо­метров Т1 - ТЗ. Независимо от количества присоединен­ных термометров имеется только один свободный конец, помещенный в термостат Т. Подключение удлиняющих проводов УП к соединительным проводам СП произво­дится в сборной коробке СК с зажимами. Температура в коробке не влияет на показания вторич­ного прибора, если она одинакова для всех за­жимов.

Многие вторичные приборы имеют автома­тическое введение по­правки на температуру свободных концов тер­мометра при помощи включенного в их изме­рительную схему мед­ного резистора, изме­няющего свое сопротивление под влиянием переменной температуры свободных концов так, что последняя не оказывает влияния на результаты измерения.

Вторичными приборами, работающими в комплекте с термоэлектрическими термометрами, служат магнито­электрические милливольтметры и потенциометры.

• « Предыдущая
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• Следующая »