31. Работа комплекта термопара-милливольтметр. Погрешности, возникающие в процессе измерений. Устройство компенсационной коробки.
Комплект для измерения температуры состоит из термоэлектродов 1 и 2, образующих рабочий конец 3, которые изолированы друг от друга фарфоровыми трубками 4 и заключены в защитный чехол 5. В головке 6 оба термоэлектрода посредством зажимов, укрепленных на колодке 7, соединены с жилами 8 и 9 компенсационного провода, к которому посредством медных соединительных проводов 10 подключен в точках 11 и 12, являющихся свободными концами термопары, измерительный прибор 13. Постоянная температура свободных концов поддерживается термостатом 14.
Принцип работы милливольтметра заключается в использовании взаимодействия магнитного поля неподвижного магнита и постоянного тока, протекающего через обмотку подвижной рамки. Рамка Rр включается в цепь ТЭП с помощью компенсационных А1 и В1, и медных С проводов. Сила тока, протекающего в цепи, зависит от величины ТЭДС ЕАВ (t2 , t0) и сопротивления измерительной цепи. При протекании тока через рамку, окруженную полем постоянного магнита, возникает магнитоэлектрический момент М (Н·м), поворачивающий рамку и равный: М = 2r l·n·B·I, При перемещении рамка одновременно закручивает спиральные пружины, которые создают противодействующий упругий момент. Вращение рамки будет продолжаться до тех пор, пока магнитоэлектрический момент не уравновесится противодействующим упругим моментом М = Мп
Погрешности:
1) сопротивления внешней цепи RВН в зависимости от непостоянной температуры в цехах и на поверхностях металлургического оборудования, вдоль которые прокладываются соединительные провода;
2) сопротивления прибора RГ вследствие значительного изменения температуры помещения, в котором установлен прибор;
3) температуры t0 свободных концов ТП;
4) механических характеристик измерительного механизма (упругих характеристик пружин, моментов трения в керновых подпятниках и т. п.);
5) наличия внешних магнитных полей.
Для исключения влияния отклонения температуры t0 свободных концов от градуировочной вместо термостатов широко применяются компенсационные коробки КТ для автоматической компенсации изменения ТЭДС термопары. На рис. 3.4. представлена схема включения устройства КТ в измерительную цепь, состоящую из милливольтметра М и термометра АВ. Компенсационные А1, В1 и соединительные С провода присоединены к клеммам КТ. Таким образом, сопротивления R1, R2, R3, R4 образующие равноплечный мост, имеют такую же температуру t0, которую имеют свободные концы. Сопротивления R1, R2 и R4, выполнены из манганина, R3 – из меди. К вершинам диагонали ab подается постоянное напряжение, например от источника стабилизированного питания (на рисунке не показан). Сопротивления подобраны таким образом, что при t0=0 °С напряжение на вершинах с и d равно нулю, т. е. на милливольтметр поступает сигнал ТП, соответствующий стандартной градуировке. При увеличении температуры t0 (t'0 > t0) возрастает сопротивление R3, что приводит к нарушению равно-весия моста и появлению в точках c и d напряжения, компенсирующего уменьшение ТЭДС термометра, ЕАВ (t′0, t0) = Ucd. Точность, с которой устройство КТ воспроизводит соответствующую термоэлектрическую характеристику при изменении температуры свободных концов в пределах до t0 = 50 °С, составляет ±3 °С для ТП типа ТПП, ТХА и ТХК.