Короткі теоретичні відомості. Методичні вказівки та завдання до лабораторних робіт

Методичні вказівки та завдання до лабораторних робіт

Лабораторна робота № 1

Дослідження терморезистивних перетворювачів.

Мета:Ознайомитись з роботою термоперетворювачів опору

Технічне забезпечення: ПЕОМ.

Короткі теоретичні відомості

Вимірювання температури термометрами опору (ТО) грунтується на властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір при зміні їх температури. Таким чином, омічний опір провідника чи напівпровідника являє собою деяку функцію його температури R=f(t). Вигляд цієї функції залежить від природи матеріалу.

Термометри опору в порівнянні з манометричними термометрами володіють наступними перевагами: більш високою точністю вимірювання, можливістю передачі показів на великі відстані, можливість централізації контролю температури шляхом приєднання (через перемикач) декількох термометрів до одного вимірювального прибору, меньшою затримкою показів. Недолік термометрів опору – необхідність в сторонньому джерелі струма.

Для виготовлення чутливих елементів серійних термометрів опору використовуються чисті метали. До металів пред’являються наступні основні вимоги:

1. Метал не повинен окислюватися і вступати в хімічну взаємодію з вимірювальним середовищем.

2. Температурний коефіцієнт електричного опору металу повинен бути достатньо великим і незмінним. Цей коефіцієнт визначається відношенням

де R₀ i R₁₀₀ – опори термометра відповідно при 0 і 100^оС.

Для більшої кількості металів .

3. Опір повинен змінюватися з зміною температури по прямій чи плавній кривій без різких відхилень і явищ гістерезису.

4. Питомий електричний опір метала повинен бути достатньо великим: чим більший питомий опір, тим менше потрібно метала для отримання необхідної першопочаткової величини опору термометра.

Вказаним вимогам в певних температурних межах найбільш повно відповідають платина, мідь, нікель, залізо.

Промисловість випускає два види термометрів опору, які відрізняються матеріалом робочого провідника, – платинові (ТОП) і мідні (ТОМ). Кожен з видів термометрів має своє градуювання, якому відповідають відповідні значення опорів при 0^оС (R₀):

Таблиця 1.1 – Градуювання і опір термометрів опору.

Залежність опору ТОП і ТОМ від температури близька до лінійної.

По конструкції і використанню термоперетворювачі ділять:

по призначенню – занурні, поверхневі, кімнатні;

по умовам експлуатації – стаціонарні і переносні;

по захищеності від впливу зовнішнього середовища зі сторони виводів – з звичайною і вибухобезпечною головками, а також без головки ( з спеціальною заробкою вивідних кінців).

по захищеності від впливу вимірювального середовища – на захищенні і незахищені від впливу агресивних і неагресивних середовищ;

по герметичності по відношенню до вимірювального середовища – звичайні і герметичні, розраховані на на умовний тиск і температуру;

по стійкості до механічних впливів – звичайні, вібростійкі, ударостійкі;

по інерційності – великої інерційності (ВІ), середньої інерційності (СІ), малоінерційні (МІ);

по числу зон, в яких вимірюється температура – однозонові і багатозонові;

по кількості вивідних провідників, які з’єднують чутливі елементи термометрів опору з його зажимами – з двома, трьома, чотирма провідниками;

по використанню – призначені для роботи у звичайних або тропічних умовах;

по точності – термометри опору класів І, ІІ, ІІІ.

Визначальними властивостями ТО являються інерційність і клас точності.

Інерційність характеризується показниками теплової інерції. Показник теплової інерції ТО являє собою час, необхідний для того, щоб при внесенні ТО в середовище з постійною температурою різниця температури середовища і любої точки ТО склала б 0.37 значення температури, яку мало середовище в момент настання регулярного теплового режиму.

Показник теплової інерції ТО, визначений при коефіцієнті тепловіддачі, який рівний нескінченості, не повинен перевищувати наступні значення:

для ТО з великою інерційністю – 4 хв;

для ТО з середньою інерційністю – 1 хв 20 с;

для ТО малоінерційних – 9 с.

Клас точності ТО визначається межами допустимих основних і додаткових похибок, а також іншими властивостями, які впливають на точність вимірювання, значення яких встановлюється стандартом.

В ТОП класу І допустимі відхилення значень опору при 0^оС R₀ від номінального становлять ±0.05%, а в ТОП класу ІІ ±0.1%. В ТОМ класів ІІ і ІІІ допустимі відхилення значень R₀ від номінальних становлять ±0.1%. Аналогічно відношення опору чутливого елемента ТО при 100^оС до опору при 0^оС (R₁₀₀/R₀) повинно бути: для ТОП класу І – 1.391±0.0007; для ТОП класу ІІ – 1.391±0.001; для ТОМ класу ІІ – 1.426±0.001; для ТОМ класу ІІІ – 1.426±0.002.

Термоперетворювачі опору платинові випускають двох модифікацій: одинарні і подвійні. В одинарний ТОП вмонтований один чутливий елемент. В подвійному ТОП в загальну арматуру вмонтовані два чутливих елемента, електрично не пов’язаних між собою. Кожен чутливий елемент має свою пару зажимів в головці ТОП. Подвійний ТОП призначений для роботи з двома вторинними пристроями, одинарний – з одним.