Измеряемой температуры

1) параметрические преобразователи, в которых измеряемая неэлектрическая величина воздействует на резистивный, или индуктивный, или емкостный элемент так, что каждому значению неэлектрнческой величины соответствует определенное значение г, или L, или С активного, индуктивного или емкостного элемента электрической цепи измерительного устройства. При изменении измеряемой неэлектрической величины в той же степени изменяется >; или L, или С;

д) индуктивные преобразователи, основанные на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменении воздушного зазора) под действием измеряемой неэлектрической величины: силы, давления, линейного перемещения;

Шкалу выходного электрического устройства градуируют непосредственно в единицах измеряемой неэлектрической величины. Для повышения точности измерения в более сложных приборах применяют цепи обратной связи.

Измерительные преобразователи и схемы измерений неэлектрических величин чрезвычайно разнообразны по устройству и принципу действия, их выбор определяется характером и количественным значением измеряемой неэлектрической величины.

В настоящее время в промышленности используется огромное количество контрольно-измерительных и регулирующих электронных устройств, предназначенных для измерения, контроля и регулирования практически всех физических величин: механических, тепловых, акустических, оптических, электрических и магнитных. Электронные устройства для измерения электрических величин были рассмотрены в гл. 10. Для измерения неэлектрических величин применяют различные преобразователи, выходной электрический сигнал которых дает информацию об изменениях измеряемой неэлектрической величины. Эти первичные преобразователи, использующие различные физические явления, включают в измерительную цепь электронного устройства, в котором происходит обработка электрического сигнала (усиление, ограничение, дифференцирование, селекция и т. д.) с целью его визуализации и регистрации, позволяющая измерять с определенной точностью контролируемую величину. В электронных регулирующих устройствах используют специальные цепи, с помощью которых можно управлять измеряемой величиной контролируемого объекта или процесса.

Функциональная зависимость тока от измеряемой неэлектрической величины (силы, давления, линейного перемещения и др.) устанавливается, если под ее непосредственным или косвенным действием изменяется величина зазора 6 или площадь полюсов. Значительно более высокую чувствительность имеет дифференциальный преобразователь ( 10.7, б), так как при отклонении якоря в данном случае индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой уменьшается. Обмотки дифференциального преобразователя обычно включают в мостовую схему так, что они действуют согласно на изменение выходного тока.

Для измерения уровня или объема жидкости часто применяются реостатные преобразователи в сочетании с магнитоэлектрическим измерительным механизмом или логометром. На 82 показан пример применения реостатного преобразователя для измерения уровня жидкости. При измерении положения поплавка /, определяемого уровнем (объемом) жидкости 2, перемещается движок 3, в связи с чем изменяются сопротивления г\ и г2, включенные последовательно с катушками логометра 4. В результате изменяется отношение токов в катушках и показание прибора. Шкала прибора градуируется в значениях измеряемой неэлектрической величины (уровня или объема жидкости). Измерение других неэлектрических величин электрическими методами производится: индукционными и емкостными преобразователями, преобразователями контактного сопротивления (механическая сила, давление); проволочными преобразователями (различные деформации твердых тел); электролитическими преобразователями (концентрация электролитов); индукционными преобразователями (скорость вращения машин, механизмов и т. д.).

Измерительный преобразователь неэлектрической величины в электрическую устанавливает однозначную функциональную зависимость выходной электрической величины, например ЭДС, от входной измеряемой неэлектрической величины (температуры, перемещения и т. д.).

Реостатные измерительные преобразователи. Реостатный ИП представляет собой в простейшем случае реостат, щетка (движок) которого перемещается под воздействием измеряемой неэлектрической величины ( 16.3). Преобразователь состоит из обмотки, нане-

3. Электромагнитные преобразователи. Под этим названием объединена большая группа преобразователей, принцип действия которых основан на использовании электромагнитных явлений. При этом в зависимости от способа использования этих явлений электромагнитные преобразователи могут быть разделены на индуктивные и взаимоиндуктивные. Выходным информативным параметром индуктивных преобразователей является индуктивность или полное электрическое сопротивление обмотки, нанесенной на ферромагнитный сердечник, магнитные параметры которого являются функцией измеряемой неэлектрической величины, например длины воздушного зазора. Выходным информативным параметром взаимоиндуктивных преобразователей является э. д. с., наведенная во вторичной обмотке, значение которой зависит от магнитных параметров магнито-провода, а в конечном счете от измеряемой неэлектрической величины, воздействующей на магнитную цепь. К электромагнитным относят часто индукционные преобразователи, принцип работы которых основан на использовании явления электромагнитной индукции.

Так как выходными информативными параметрами наиболее часто применяемых генераторных преобразователей является напряжение или ток, а параметрических преобразователей — сопротивление, емкость или индуктивность, то вторичными измерительными приборами являются приборы для измерения соответствующих электрических величин. При этом, как правило, вторичные приборы проградуированы с учетом функции преобразования измерительного преобразователя в единицах измеряемой неэлектрической величины.

В газовых термометрах вся система заполняется инертным газом. Здесь измеряется давление инертного газа (азота, гелия) при постоянном его объеме в замкнутой системе (термобаллон — капилляр— трубчатая пружина). Изменение температуры вызывает в таком термометре изменение давления инертного газа, заполняющего систему. Чем выше температура, тем большим будет давление газа в системе, вследствие чего трубчатая пружина, стремясь выпрямиться, будет поворачивать через систему рычагов стрелку 4 по шкале 5. По положению стрелки термометра можно судить о величине измеряемой температуры.

Фоторезисторы нашли применение в электронных схемах как фотоэлементы с внешним фотоэффектом. В этом случае их используют в фоторелейном и фотометрическом режимах. В качестве наиболее распространенной схемы следует отметить применение фоторезисторов в фотоэлектрических пирометрах, -где интенсивность светового потока и спектральное распределение интенсивности являются функциями измеряемой температуры.

Во время измерений с помощью термопары необходимо вводить поправку на температуру свободных концов термопары, так как обычно эта температура отличается от той, при которой производилась градуировка. Если термопара градуировалась при температуре свободных концов Т0, а применяется при температуре Т'0, то к отсчитанной по прибору температуре следует прибавить поправку, равную (Т'0—Т0) К, где К — коэффициент, зависящий от ^измеряемой температуры. Для того чтобы эта поправка была постоянна, температуру свободных концов стабилизируют, помещая их, например, в массивную коробку с тепловой изоляцией или в термостат, в котором температура поддерживается неизменной автоматически. Существуют устройства, с помощью которых поправка на температуру свободных концов вводится автоматически.

Для измерения сопротивления медного терморезистора в данной работе применен одинарный неуравновешенный мост ABCD, в одно из плеч которого включен терморезистор К,, а в остальные три плеча — стабильные резисторы ( 16.18). Мост питается от источника напряжения постоянного тока. Ток / в микроамперметре, включенном в измерительную диагональ моста АС, является функцией измеряемой температуры 0. Сопротивление резисторов R = = 100 Ом, а сопротивление регулируемого резистора R2 выбирается так, чтобы началу заданного диапазона измеряемой температуры в соответствовало равновесие моста.

где Rio — значение Rlt соответствующее начальной точке диапазона измеряемой температуры 00, например в0 = 0°С.

^Для реализации такой температурной шкалы используют термометры, принцип действия которых основан на свойствах расширения различных веществ под воздействием измеряемой температуры. Вслед-•ствие того, что коэффициенты расширения термометрических веществ несколько меняются в зависимости от температуры, показания таких термометров совпадают лишь в реперных точках.

особенностью измерения температуры» помощью ТП является необходимость стабилизации темпер атурьГ Йрбодных концов либо компенсации влияния изменений этой температуры. Если же температура сво бодных концов ТП известна, то значение измеряемой температуры В можно определить из выражения

Очевидно, для того чтобы положение движка реохорда компенсатора осталось прежним, соответствующим действительному значению измеряемой температуры, необходимо уменьшить на величину Е, , ч компенсирующее напряжение UK, т. е. увеличить член (V 'о)

A^r = R0a — приращение сопротивления преобразователя при изменении измеряемой температуры на 1 град.

Необходимость в регулировке чувствительности усилителя, т. е. в стабилизации выходного напряжения, вызвана тем, что при повышении измеряемой температуры яркости излучения как в красной, так и в синей области спектра возрастают значительно сильнее, чем их отношение.

* Для реализации такой температурной шкалы используют термометры, принцип действия которых основан на свойствах расширения различных веществ под воздействием измеряемой температуры. Вследствие того, что коэффициенты расширения термометрических веществ несколько меняются в зависимости от температуры, показания таких термометров совпадают лишь в реперных точках.