Последовательно с термопарой, генерирующей ТЭДС, включен милливольтметр НП (нуль-прибор) с нулем в середине шкалы. Передвигая движок D, добиваются уравновешивания ΔU и E(t t0). 1.6.3 Автоматические электрические потенциометры.
Схема автоматического потенциометра показана на рис. 2.5, где обозначено:
Rp - сопротивление реохорда,
Rш - шунта,
Rп - для задания пределов измерения,
Rн и Rк - для задания начала и конца шкалы,
Rб - балластное,
Rс - для поверки рабочего тока,
Rм - медное сопротивление для компенсации влияния температуры холодных спаев.
ИПС - источник питания стабилизированный.
Потенциометр состоит из моста сопротивлений АВСD, в одну из диагоналей которого включен источник питания ИПС (диагональ ВС), а в другую (измерительную диагональ АD) термопара с ТЭДС Е и электродвигатель ЭД с усилителем УЭД. В вершине А моста находится реохорд Rр, к движку которого прикреплена стрелка, движущаяся вдоль шкалы. Перемещением движка в свою очередь управляет электродвигатель.
Мост может находится в двух состояниях: уравновешенном и неуравновешенном.
Когда мост находится в равновесии, то напряжение между его вершинами AD равно по модулю термоЭДС (UAD = Е) и напряжение небаланса ΔU, подаваемое на усилитель УЭД, равно нулю:
ΔU = UAD – Е = 0.
В данном состоянии ЭД не работает.
Если по каким-либо причинам термо-ЭДС Е изменится, то мост выходит из равновесия и на входе усилителя УЭД появится напряжение небаланса ΔU ≠ 0. Усилитель, усилив напряжение, подает его на ЭД, который, вращаясь, перемещает движок реохорда. перемещение движка продолжается до тех пор, пока мост снова не придет в равновесие и напряжение на ЭД снова не станет равно нулю.
В этих потенциометрах процесс компенсации осуществляется автоматически, непрерывно и с большой скоростью. Эти приборы имеют устройства для автоматического внесения поправки на температуру холодных спаев термопары.
1.7. Методы измерения сопротивления.
Для измерения сопротивлений термоэлектрических сопротивлений (ТС) часто используют автоматические электронные мосты, включенные по двухпроводной, трехпроводной или четырехпроводной схемам.
Двухпроводная схема подключения моста к ТС показана на рис. 2.6, где обозначены:
R1, R2, R3, R4 - сопротивления моста;
Rб - балластное сопротивление для ограничения рабочего тока;
Rт - сопротивление ТС;
Rл - сопротивление линии (соединительных проводов).
Условием равновесия моста является равенство произведений противолежащих плечей, т.е. в данном случае:
R1.R3 » R2.(R4 + Rт + 2.Rл).
Когда мост уравновешен, напряжение на диагонали UAD = 0 и, следовательно, ЭД не работает. При изменении температуры объекта изменяется Rт и UAD перестает быть нулевым. Это напряжение усиливается УЭД и подается на ЭД, который, вращаясь, перемещает движок реохорда.
Недостатком такой схемы является то, что сопротивления линии входят в одно плечо с Rт, следовательно, изменение Rл может вызывать изменение показаний моста. Для компенсации Rл применяются трехпроводная или четырехпроводная схемы. Трехпроводная схема подключения моста (см. рис. 2.7).
В этом случае уравнение равновесия имеет вид:
(R1 + Rл).R3 » R2.(R4 + Rт + Rл).
То есть сопротивление линии Rл входит в обе части уравнения и частично компенсируется.
1.8. Методы и приборы для измерения давления и разряжения.
1.8.1 Классификация приборов для измерения давления.
Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей усилия к площади, на которую действует усилие.
В зависимости от природы контролируемого процесса нас интересует абсолютное давление Ра или избыточное Ри. При измерении Ра за начало отсчета принимается нулевое давление, которое можно себе представить как давление внутри сосуда после полной откачки воздуха. Естественно, достигнуть Ра = 0 невозможно.
Барометрическое давление Рбар - давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы.
Избыточное давление представляет собой разность между абсолютным и барометрическим давлениями:
Ри = Ра - РбарЕсли Рабс < Рбар, то Ри называется давлением разряжения.
Классификация приборов для измерения давления:
I. По принципу действия:
1) жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);
2) поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);
3) пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);
4) электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).
II. По роду измеряемой величины:
1) манометры (измерение избыточного давления);
2) вакуумметры (измерение давления разряжения);
3) мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения);
4) напорометры (для измерения малых избыточных давлений);
5) тягомеры (для измерения малых давлений разряжения);
6) тягонапорометры;
7) дифманометры (для измерения разности давлений);
8) барометры (для измерения барометрического давления).
1.8.2 Жидкостные манометры.
Широко применяются в качестве образцовых приборов для лабораторных и технических измерений. В качестве рабочей жидкости используется спирт, вода, ртуть, масла. Двухтрубный манометр представляет из себя U-образную трубку, заполненную затворной жидкостью.
Принцип компенсации при измерении ТЭДС заключается в уравновешивании ее известным напряжением DU на калибровочном резисторе RАВ, созданным вспомогательным источником тока. Ток от вспомогательного источника проходит через реохорд RAB.UAB пропорционально RАВ (в точке D находится движок реохорда).