Термостатирование свободных концов и схемы включения термопар
При измерении температуры свободные концы термопары должны иметь постоянную температуру (дифференциальная параметрическая термопара), так как колебания температуры отражаются на показаниях прибора [4,5]. В случае отклонения температуры свободных концов от градуировочного значения, обычного равного 0 0С, к показаниям вторичного прибора вводится соответствующая поправка. Обеспечение постоянства температуры свободных концов термопары значительно облегчает введение этой поправки, величина которой также остается постоянной.
При использовании медных (алюминиевых) соединительных проводов свободные концы термопары, образованные в ее головке, находятся в зоне переменной температуры, что вызывает необходимость отвести свободные концы в зону с постоянной и более низкой температурой. Для этой цели применяют компенсационные провода, состоящие из двух жил, изготовленных из металлов или сплавов, имеющих одинаковые термоэлектрические свойства с термоэлектродами термопары. Посредством этих проводов производится удлинение термоэлектродов термопары, позволяющее отвести свободные концы от места ее установки в более благоприятные условия и устранить искажения термо-ЭДС.
Для термопар из неблагородных металлов компенсационные провода изготовляются из тех же материалов, что и их термоэлектроды. Для термопар из благородных металлов в целях удешевления стоимости измерительной установки компенсационные провода выполняются из материалов, развивающих в паре между собой в диапазоне температур 0 - 150 0С ту же термо-ЭДС, что и термопара, для которой они предназначены. Например, для платинородий-платиновой термопара термопары положительная жила компенсационного провода состоит из меди, а отрицательная из сплава (99.4 % Cu + 0.6 % Ni). Хромель-алюмелевая термопара применяется с компенсационными проводами из меди (положительная жила) и константана (отрицательная жила).
Поддержание температуры свободных концов термопары на постоянном уровне производится обычно при помощи термостатной конструкции [4,5]. В последнее время получила распространение мостовая схема автоматического введения поправки на температуру свободных концов термопар, собранная по схеме неуравновешенного измерительного моста (рис. 4.2.4, 1, 2). В лабораторных условиях температура свободных концов термопары поддерживается обычно равной 0 0С посредством помещения их в сосуд Дьюара, наполненного мелко истолченным тающим льдом с водой.
Для
использования термопары ее необходимо
предварительно проградуировать, то
есть определить экспериментальным
путем зависимость электродвижущей
силы, возникающей в термопаре, от разности
температур ее спаев
.
Результаты градуировки обычно изображают
в виде графика E
= f(
).
Градуировка термопары может быть
произведена при помощи схемы (рис.
4.2.5), на основе которой собран лабораторный
стенд.
Рис. 4.2.4. Схемы термоэлектрических термометров (пирометров):
1 - термоэлектрический термометр (R1, R2, R3, R4 - сопротивления проводящих проводов, добавочного резистора, термокомпенсации, токопроводов; ТП - термопара); 2 - схема неуравновешенного измерительного моста (ТП - термопара, R1, R2, R3, R4 - сопротивления моста для компенсации температуры холодного спая)
Рис. 4.2.5. Схема установки для градуировки термопары:
А – термостат с источником нагрева Q, B – сосуд Дьюара с тающим льдом, М и N - горячий и холодный спаи термопары, mV – милливольтметр, Т – электронный термометр