3. Описание установки и методика проведения работы

При поверке термометра сопротивления используют экспериментальную установку, представленную на рисунке 8. Установка состоит из поверяемого термометра сопротивления 1, помещенного, как и образцовый термометр 5, в муфельную печь 2, оснащенную нагревателем 4, и уравновешенного моста 3. Температура в печи может изменяться в пределах от +20 до +150 °С. Показания образцового термометра 5 принимаются за действительные значение температуры воздуха в печи.

Поверка термометра сопротивления сводится к определению его сопротивления в контрольных точках при t=20, 30, 40,…,150 °С, взятых с шагом в 10 °С, и сравнению полученных данных с градуировочными, представленными в приложении 1.

Полученные результаты заносят в таблицу 4 и рассчитывают погрешности. Затем строят графики:

1. градуировочной кривой

(данные для этого графика берутся из таблицы «Градуировочная таблица термометров сопротивления»);

2)градуировочной кривой поверяемого термометра сопротивления

.

При построении графиков по оси абсцисс откладывают значения температуры воздуха в печи в контрольных точках, а по оси ординат – значения величины .

Рис. 8. Схема экспериментальной установки для исследования

термометра сопротивления

Таблица 4

Показания		Данные градуировочной таблицы, Ом	Погрешности
Образцового термометра, ºС	Уравновешенного моста, Ом		Абсолютные, Ом	Относительные, Ом
20
30
40
…
150

4. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципом действия и устройством термометров сопротивления.

2. Ознакомиться с методом поверки термометров сопротивления.

3. Выполнить поверку термометра сопротивления. Для этого включить переключателем нагревательный элемент печи и замерить действительные значения температуры в печи с помощью образцового ртутного термометра в контрольных точках 20, 30, 40,…, 150 °С. Одновременно с достижением температурой контрольных значений необходимо измерять сопротивление поверяемого термометра сопротивления с помощью уравновешенного моста.

4. Занести полученные данные в таблицу 4.

5. Рассчитать абсолютные и относительные погрешности.

6. Построить графики и.

5. Контрольные вопросы

1. Назовите типы термометров сопротивления и объясните принцип их действия.

2. Назовите достоинства и недостатки термометров сопротивления.

3. Изложите методику поверки термометров сопротивления.

4. Как определяют абсолютные и относительные погрешности для термометров сопротивления?

5. Приведите примеры использования термометров сопротивления в системах автоматического контроля и регулирования.

3.4. Лабораторная работа 4

ПОВЕРКА ГРАДУИРОВКИ ЛОГОМЕТРА

I. Цель работы

1. Ознакомление с устройством и работой логометра.

2. Проведение поверки градуировки логометра типа Л-64 при помо­щи образцового магазина сопротивлений.

2. Устройство и работа логометра

Логометр представляет собой измерительный прибор, показания которого являются функцией отношения токов, протекающих по его рамкам. Принцип действия магнитоэлектрического логометра (см. рисунок 9) основан на взаимодействии токов, протекающих по проводникам рамок, с полем постоянного магнита. Логометр Л-64 имеет две скрещенные под непрямым углом и жестко скрепленные рамки, которые могут поворачиваться в зазоре между цилиндрический сердечником I и наконечниками магнитов.

Угол поворота φ такой подвижной системы является функцией отношения токов I₁ и I₂, протекающих по рамкам: .

Малые колебания напряжения источника питания (менее 20%) практически не влияют на показания прибора.

Характерной особенностью логометров является то, что противодействующий момент в них создается не механически, а за счет взаимодействия электрического тока с магнитным полем, т.е. имеет такую же природу, что и вращающий момент. Для того, чтобы подвижная система прибора приходила в состояние равновесия, воздушный зазор между полюсными наконечниками постоянного магнита и сердечником I делается неравномерным. Эта конструктивная особенность обеспечивает неравномерность магнитной индукции: в средней части наконечников магнитная индукция имеет наибольшее значение, у краев - наименьшее. Поэтому при одном и том же токе, протекающем через рамку, вращающий момент больше тогда, когда рамка находится ближе к полюсному наконечнику.

Рамки с сопротивлениями r1 и r2 включены в диагональ ab моста таким образом, что протекающие по ним точки, взаимодействуя с магнитным полем, порождают вращающие моменты, направленные в противоположные стороны. К диагонали cd подключен источник постоянного тока напряжением 4 В. Рамки соединены так же с точкой с через сопротивления R4 и R5 . первое из них – манганиновое, второе – медное. Сопротивление R4 предназначено для изменения чувствительности и диапазона измерения, сопротивления

R5 предназначено для температурной компенсации прибора. Остальные сопротивления моста выполнены из манганина.

Мост уравновешен при значении сопротивления Rt, соответствующим середине шкалы. При этом вследствие равенства нулю разности потенциалов в точках a и b падения напряжения на сопротивлениях R2 и R3 , а значит, и токи в рамках, равны, и рамки располагаются симметрично относительно полюсных наконечников. Когда подвижная система находится в состоянии равновесия, вращающие моменты М1 и М2 равны, т.е.

M₁=K₁B₁I₁ ; M₂=K₂B₂I₂ ; M₁=M₂

где К1, К2 – постоянные, зависящие от геометрических размеров и числа витков рамок;

В1, В2 – магнитные индукции в зоне расположения рамок;

I1, I2 – токи, протекающие по рамкам.

Рис. 9. Принципиальная электрическая схема логометра типа Л-64.

При отклонении сопротивления Rt от значения, соответствующего средней точке шкалы, равновесие моста нарушается. Так, при увеличении сопротивления Rt ток в рамке r2 уменьшается, а в рамке r1 – увеличивается. Возникающая при этом разность вращающих моментов заставляет подвижную систему поворачиваться до наступления нового состояния равновесия, обусловленного равенством моментов, которое имеет место вследствие неравномерности магнитного поля. Рамка, по которой протекает больший ток, попадает в зону с меньшей магнитной индукцией, и момент, действующий на эту рамку, уменьшается. Другая рамка попадает в зону с большей магнитной индукцией, вследствие чего момент, действующий на нее, увеличивается. Результирующий угол поворота подвижной системы зависит от величины сопротивления термометра сопротивления Rt, т.е. . Ток к рамкам подводится тонкими спиральными волосками, служащими одновременно для возвращения стрелки прибора в начальное состояние при отключении источника питания.

Сопротивление Rk (см. рисунок 9) подключается вместо измеряемого Rt при проверки исправности схемы. При правильной сборке схемы стрелка установится на красной черте, нанесенной на шкалу прибора.