Порядок выполнения работы

1.Включить калибраторы 1,2. Установить задание температуры уставки для калибратора 1 - 50 С, для калибратора 2 - 300 С.

2.Установить поверяемую термопару в калибратор – 2. Произвести измерение после того как температура стабилизируется.

3.Затем произвести измерение в калибраторе – 1. Для калибратора – 2 задать уставку температуры – 550 С. После того как температура в калибраторе – 2 выйдет на заданное значение, произвести измерение.

4. Экспериментальные данные занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты измерений и вычислений

Показания калибратора, tкС	Показания поверяемой термопары, tтС	Основная абсолютная погрешность измерения, ΔС	Основная приведенная погрешность измерения, С
50
300
550

П р и м е ч а н и е - Основную приведенную погрешность термопары допускается определять в трех точках, соответствующих 5, 50, 95 % диапазона измерения температуры (- 50…600 С), при предварительной проверки линейности измерительного преобразователя.

Обработка полученных результатов

Основную абсолютную и приведенную погрешности определить соответственно по формулам

Δ = t_т - t_к, (2.1)

(2.2)

Здесь _Δt_т – диапазон измерения поверяемой термопары.

Затем сравниваем максимальное значение основной приведенной погрешности _max c допускаемым значением _доп (для термопары ТПУ-0304 / М2 _доп = 0,4).

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1 цель работы;

2 краткий порядок проведения измерений;

3 результаты измерений и расчетов (таблица 2.1);

4 выводы.

Лабораторная работа № 3 изучение принципа действия, конструкции и поверки термометров сопротивления Общие сведения

Термометры сопротивления служат для измерения температур в интервале от - 260 до + 1100 С.

Принцип их действия основан на свойстве вещества изменять свое сопротивление с изменением температуры.

Вторичными приборами термометров сопротивления являются логометры и измерительные мосты: уравновешенные и неуравновешенные.

Для изготовления термометров сопротивления применяют металлы (медь, платину) и полупроводники (порошкообразная смесь окислов некоторых металлов: меди (Cu₂O₃), марганца (Mn₂O₃), кобальта (CoO),никеля (NiO) и других, спрессованная и спеченная при высокой температуре). Пределы измерения полупроводниковых термометров от - 100 до + 300 С.

В теплоэнергетике наибольшее применение получили термометры сопротивления из меди и платины. Для платинового термометра зависимость сопротивления от температуры для интервала от 0 до 630,5 С выражается уравнением

R_t = R₀ (1 + t + t₂), (3.1)

где R₀ - сопротивление термометра при 0 С, Ом;

,  - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке термометра по точкам кипения воды и серы

 = 3,96847  10^-3, с^-1;  = - 5,847  10^-7

Для медных термометров эта зависимость имеет линейный характер

R_t = R₀(1+t), (3.2)

где  - температурный коэффициент электрического сопротивления,  = 4,2810^-3.

Металлы, предназначенные для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления, должны отвечать ряду требований: не окисляться, обладать высокой воспроизводимостью значений электрического сопротивления в интервале рабочих температур, иметь достаточно высокое значение температурного коэффициента сопротивления .

Большие требования предъявляются к химической чистоте металла. Чем чище металл, тем лучше у него воспроизводимость термоэлектрических свойств. В качестве критерия чистоты металла применяется отношение его сопротивления при 100 С к сопротивлению при 0 С, т.е. величина W₁₀₀ = R₁₀₀  R₀. Эта величина характеризует степень точности градуировки и оценивается классом точности.

Таблица 3.1

Материал чувствительного элемента термометра	Обозначение класса точности
	Класс А	Класс В	Класс С
Платина	1,391  0,0007	1,391  0,01	-
Медь	-	1,426  0,001	1,426  0,002

Основной характеристикой термометра сопротивления, по которой устанавливается градуировка, является его сопротивление, измеренное при температуре таяния льда. В зависимости от этого различают различные градуировки термометров (таблица 3.2).

Таблица 3.2 - Характеристики термометров сопротивления

Тип термометра	Номинальное сопротивление Ом при С	Условное обозначение характеристики	Диапазон измеряемых температур, t С
ТСП	1 5 10 50 100 500	1П 5П 10П 50П 100П 500П	-50 до + 1100 -100 до + 1100 -200 до + 1000 -260 до + 1000 -260 до + 1000 -260 до + 1300
ТСМ	10 50 100	10М 50М 100М	-50 до + 200 -50 до + 200 -200 до + 200

Для изготовления чувствительного элемента платинового термометра сопротивления применяют платиновую проволоку диаметром от 0,05 до 0,1 мм. Для изготовления каркасов применяют слюду, плавленый кварц, специальную керамику. Наиболее широко применяют каркасы из кварца. Плавленый кварц химически устойчив, обладает достаточной механической прочностью, высокими изоляционными свойствами.

При изготовлении термометров сопротивления для температур 750..1100 С применяют платиновую проволоку диаметром 0,5 мм и каркасы из керамики. Они обладают высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, малой газопроницаемостью, высокими изоляционными свойствами.

На рисунке 3.1а показан один из разновидностей платиновых термометров. У этого термометра каркас чувствительного элемента 1, имеющий геликоидальную форму, изготовлен из плавленого кварца. Чувствительный элемент 2 имеет бифилярную обмотку из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,1 мм, свернутую в спираль. Снизу петля платиновой спирали закреплена в каркас 3. К верхним концам спирали, закрепленным в каркасе, приварены по два выходных проводника 4 из платиновой проволоки диаметром 0,3 мм. Чувствительный элемент помещен в защитную оболочку 5 (гильзу), для изготовления которой применяют плавленый кварц, металл или стекло в зависимости от назначения термометра. Обычно гильза термометра герметична и заполнена сухим гелием, азотом или воздухом при давлении около 0,02 МПа в зависимости от назначения и области применяемых температур. Термометры такой конструкции применяют в качестве эталонных, образцовых и лабораторных (повышенной точности).

Рисунок 3.1 Устройство платинового (а) и медного (б) термометров сопротивлений

Медные термометры сопротивления применяют для измерения температур от -50 до + 200С. К достоинству меди, как материала, применяемого для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления типа ТСМ, следует отнести дешевизну, простоту получения тонкой проволоки в различной изоляции, возможность получения проводниковой меди высокой частоты. Термометры сопротивления с чувствительным элементом, изготовленными из медной проволоки диаметром 0,1 мм, изолированными эмалью, могут быть использованы для длительного измерения температуры не выше 100 С, а из медной проволоки с кремнеорганической и винифлексовой изоляцией до 200 С.

На рисунке 3.1б показано устройство медного термометра. Чувствительный элемент – 1 выполнен из изолированной медной проволоки диаметром 0,1 мм многослойной безиндукционной намоткой – 2 на цилиндрическом каркасе из пластмассы или металла, герметизированной слоем лака – 3. К концам обмотки припаяны выводы из медной проволоки – 4. Чувствительный элемент вставляют в металлический чехол – 5.