Автоматические электронные мосты и

ПИРОМЕТРИЯ

Милливольтметры и логометры

Милливольтметры являются вторичными электрическими приборами магнитоэлектрической системы, работающие в комплекте с промышленными термоэлектрическими термометрами (термопарами) различных градуировок и показывающие температуру в градусах Цельсия.

Основная погрешность промышленных милливольтметров составляет 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 %.

Измерительный механизм состоит из рамки (намотанной из медной проволоки), вращающейся в равномерном поле постоянного магнита вокруг цилиндрического железного сердечника. Жёстко с рамкой связан указатель, на противоположном конце которого расположены два грузика – противовеса для балансировки подвижной системы. Рамка подключается к электрической измерительной цепи через противодействующие (возврат на нуль при отключении прибора) спиральные пружины, либо через растяжки или подвески при креплении на них рамки.

Принципиальная схема промышленного милливольтметра приведена на рис. 1.

Рис. 1

Подсоединение термоэлектрического термометра к милливольтметру осуществляется с помощью специальных термоэлектродных удлинительных проводов.

Если удлинительные провода непосредственно подсоединяются к зажимам милливольтметра, то каждый раз при измерении температуры необходимо вносить поправку и корректировать показания прибора на температуру окружающей среды. Величина поправки рассчитывается по формуле:

,

где Т_Д – действительное значение температуры; Т_И – измеренное значение (показания прибора) температуры; К- поправочный коэффициент, зависящий от типа термометра и интервала измерения температуры (табл. 1); Т_Х – фактическая температура холодного спая; Т_О – температура холодного спая, при которой производилась градуировка термоэлектрического термометра (0 °С).

Таблица 1

Механический способ внесения поправок заключается в том, что корректором прибора указатель заранее устанавливается на температуру свободных концов (температуру окружающей их среды), измеренную предварительно стеклянным термометром.

Для автоматического введения поправки и устранения погрешности в измерениях, возникающей из-за отличия температуры свободных концов от градуировочного значения (0 °С), применяют компенсационную коробку типа КТ-54.

Сопротивление внешней цепи милливольтметров R_вн составляет 0.6; 1.6; 5.0; 15.0; 16.2; 25.0 Ом и указывается на шкале прибора.

Подгонка сопротивления внешней цепи до значения, указанного на шкале прибора, производится следующим образом.

Меняя полярность, дважды измеряют сопротивление соединительных проводов и термоэлектрического термометра (для устранения влияния термоЭДС на результат измерения). Искомое сопротивление вычисляют по результатам обоих измерений ( ) по формуле:

.

Затем отматывая с подгоночной катушки, расположенной на клеммнике внешних соединений прибора, часть витков, доводят значение её сопротивления до значения

.

Логометры применяют для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями сопротивлений. При наличии дополнительных устройств они могут осуществлять измерение, запись, регулирование и сигнализацию температуры. Применение логометров наиболее целе­сообразно при измерении низких минусовых (от -200 °С) и невысоких плюсовых температур (до +500 °С), так как в данном случае они об­ладают большой надежностью по сравнению с милливольтметрами. Принципиальная схема пирометрического логометра показана на рис. 3.

Пирометрические логометры являются магнитоэлектрическими при­борами и состоят из измерительного механизма и измерительной схемы. Измерительный механизм логометра состоит из двух жестко связанных между собой скрещенных рамок 1, вращающихся на одной оси в магнит­ном поле постоянного магнита 2. Воздушный зазор между полюсами магнита и сердечником 4 сделан неравномерным, в результате чего маг­нитная индукция в воздушном зазоре между ними будет непостоянная. Наибольшее значение магнитная индукция будет иметь у середины по­люсных наконечников, наименьшее — в зазоре у краев.

Рамки логометров изготовляют из тонкой медной проволоки и сое­диняют таким образом, чтобы их вращающиеся моменты М₁ и М₂ были направлены навстречу друг другу. Подвод тока к рамкам осуществляет­ся по трем спиральным пружинам с очень малым противодействующим моментом.

Измерительная схема логометра состоит из двух параллельных це­пей (плеч), питаемых от источника постоянного тока 3.

При увеличении сопротивления датчика (за счет его нагревания) величина тока в рамке R₂уменьшится, а вместе с этим уменьшится и мо­мент, создаваемый этой рамкой M2.

Равенство моментов М₁ и М₂ нарушится и подвижная система логометра начнет поворачиваться в сторону действия большого момента. Таким образом, рамка R₁, по которой протекает теперь больший ток, попадает в область более слабого магнитного поля, что ведет к уменьше­нию момента M₁, а рамка R₂, наоборот, начинает входить в область более сильного магнитного поля, что ведет к увеличению момента M₂. Новое равновесие подвижной системы прибора наступит, когда вращающие мо­менты рамок сравняются. Следовательно, различным температурам со­противления датчика будут соответствовать различные углы поворота рамок, зависящие от отношения величины токов, проходящих в рамках.

Так как цепи обеих рамок питаются от одного источника тока, то значительные колебания его напряжения не оказывают существенного влияния на показания логометра. Однако при большом понижении на­пряжения возрастает влияние упругости спиральных пружин, подводя­щих ток к рамкам и сил трения при перемещении подвижной системы, а при увеличении напряжения происходит нагрев током обмотки термо­метра и рамок прибора, вызывающий изменение соотношения токов в цепях логометра. Исходя из этого отклонение напряжения источника питания логометров не должно превышать ± 20 % номинального значе­ния. Для компенсации изменения сопротивления соединительных прово­дов при колебании температуры окружающей среды предусмотрен тре­тий провод.

При трехпроводной схеме сопротивления проводов а и б оказы­ваются включенными в различные цепи измерительной схемы и изме­нение сопротивления этих проводов, вызванные внешними условиями, взаимно компенсируются.

Для проверки исправности логометров и правильности подгонки сопротивлений соединительных проводов, приборы снабжают контроль­ным сопротивлением. При включении в измерительную схему прибора контрольного сопротивления вместо датчика, стрелка логометра при правильно подогнанном сопротивлении соединительных проводов долж­на установиться против контрольной красной отметки на шкале при­бора.

Автоматические электронные мосты и