Термоэлектрические преобразователи температуры (ТЭПТ)
М.Ю. Никитушкина
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторных работ
по курсу «Метрология, стандартизация, сертификация»
и “Технические измерения и приборы»
(для студентов специальности 21.02.,21.01)
УТВЕРЖДЕНО
методической комиссией
200 г.
Москва 2005
Рецензенты:
Воронина Н.О. – доцент кафедры АТП
Раковская Е.М. – доцент кафедры АТП
I. Поверка и изучение первичных
измерительных преобразователей общетехнических параметров
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1
ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ (ТЭПТ) И ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ (ТПС).
ГРАДУИРОВКА И ПОВЕРКА ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ
1. Цель работы
1. Изучение назначения, принципа действия и конструкции термоэлектрических преобразователей температуры и термопреобразователей сопротивления.
2. Освоение методики градуировки и поверки термопреобразователей сопротивления.
2. Задание
1. Провести градуировку данного термопреобразователя сопротивления (ТПС).
2. Провести поверку ТПС.
3. Общие вопросы метрологии и измерений
Измерение технических параметров и представление информации об их значениях и изменениях являются необходимыми на всех стадиях технологических процессов. Ни один технологический процесс не может управляться ни вручную ни автоматически без получения и использования такой информации.
Все технические параметры можно подразделить на общетехнические и параметры состава и свойств среды (качественные параметры). К общетехническим относятся такие, широко используемые в промышленной и лабораторной практике, как температура (Т), давление жидкостей и газов (Р), расход жидкостей и газов (F), расход сыпучих продуктов (W) и уровень жидкостей или сыпучих продуктов (L), электротехнические параметры, например, мощность, расход электроэнергии (Е), количество штучных изделий (N). Эти параметры характеризуют состояние различных технологических сред (твердых, сыпучих, жидких и газообразных). К качественным параметрам относятся параметры, определяющие качество вещества, например, плотность (D), вязкость (V) и параметры, определяющие концентрацию отдельных компонентов, например, ионов водорода, концентрацию газов , концентрацию сухи веществ (Q) и влажность (M).
В зависимости от того, где наблюдатель получает информацию, все измерения условно можно разделить на местные, если средство измерения совместно с отсчетным устройством установлены непосредственно на технологическом объекте, например, ртутный термометр, и дистанционные. При дистанционном измерении предполагается наличие измерительной системы, состоящей из первичного измерительного преобразователя (датчика), измерительного прибора и линий связи, соединенных между собой. Датчик контактирует со средой, помещается на технологическом объекте и преобразует измеряемый параметр в сигнал, удобный для передачи на расстояние. А измерительный прибор предназначен для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблюдателя и устанавливается на щите или пульте оператора. Каждый датчик имеет градуировочную характеристику в виде зависимости выходного сигнала от входного
Одной из основных метрологических характеристик средств измерений является их погрешность. Погрешностью средства измерения мы будем считать отклонение между показанием средства измерения и истинным значением измеряемого параметра.
Погрешность средств измерения определяется в результате поверки. Таким образом, поверка – это определение погрешности средств измерений с целью установления пригодности его к эксплуатации.
Термоэлектрические преобразователи температуры (ТЭПТ)
Для измерения температуры термоэлектрическим методом применяются измерительные системы, называемые термоэлектрическими термометрами, состоящие из первичного измерительного преобразователя (датчика) – термоэлектрического преобразователя температуры – и электроизмерительного прибора, соединенные между собой проводными каналами связи.
Термоэлектрические преобразователи температуры (чаще их называют термопарами) состоят из двух разнородных проводников А и В. Одни концы проводников соединены (спаяны) между собой и образуют горячий или рабочий спай, имеющий температуру t; другие концы проводников образуют холодный или свободный спай, имеющий температуру t0. При измерении температуры горячий спай помещают в контролируемую среду, а свободные концы выводят в зону с постоянной температурой и соединяют с электроизмерительным прибором соединительными проводами. При наличие разности температур между горячим и холодным спаями возникает термоЭДС Е(t;t0), которая зависит от разности температур между горячим и холодным спаями и измеряется электроизмерительным пробором.
Для защиты от механических повреждений и воздействия измеряемой среды электроды термопары помещают в специальную арматуру, которая представляет собой защитную гильзу с головкой, служащей для присоединения проводов, соединяющих их с электроизмерительным прибором. Электроды должны быть хорошо изолированы во избежание соприкосновения между собой и защитной арматурой.
Отечественные и зарубежные производители выпускают 10 типов термопар и для каждой существует своя градуировочная характеристика, которую принято называть номинальной статической характеристикой (НСХ). Для термопар НСХ является зависимость термоЭДС от температуры горячего спая при заданной фиксированной температуре (как правило равной 00С) холодного спая. Как правило, НСХ задается в виде таблицы или аналитического выражения.
В таблице 1.1 представлены несколько типов термопар, соответствующие им буквенные обозначения НСХ,и диапазон измерения.
Таблица 1.1