Порядок и методика выполнения работы. 4.4.1. Определить технические характеристики приборов, представленных в лабораторной установке, и заполнить таблицу:
4.4.1. Определить технические характеристики приборов, представленных в лабораторной установке, и заполнить таблицу:
| Тип прибора | Тип градуировки | Класс точности | Предел измерения | Цена деления |
4.4.2. Подготовка установки к проведению поверки.
После ознакомления с устройством и принципом действия приборов приступают к подготовке переносного потенциометра ПП-63, для чего органы управления и регулировки ставят в следующие положения:
а) переключатель «Питание» питание прибора – во включенное положение;
б) переключатель питания В8 и В 11, переключатель нормального элемента В4 и переключатель В3 – в положение «В»;
в) переключатель В10 полярности потенциометра «+», «–» в положение «+»;
г) кнопки «грубо» и «точно» в отжатых положениях;
д) переключатель «Род работы» в положение «Поверка»;
е) переключатель пределов в положение «x1» при измерении э.д.с. до 50мв;
з) переключатель линии в положение «0»;
к) секционированный переключатель и реохорд в положение «0».
4.4.3. Проводят установку (контроль) рабочего тока потенциометра, для чего:
а) устанавливают переключатель В5 в положение «К»;
б) устанавливают стрелку гальванометра на «0» рукояткой «грубо» и «точно» реостата «Рабочий ток», вначале при нажатой кнопке «грубо», а затем «точно».
Затем поверяемый прибор подсоединяют к зажимам X, соблюдая полярность.
Устанавливают переключатель B5 в положение «И».
4.4.4. Определение времени установления показаний
После прогрева (3-5 мин) поверяемого потенциометра можно приступить к определению времени установления показаний. Для этого следует предварительно отметить положение движка грубого реостата источника регулируемого напряжения, соответствующие подаче на проверяемый потенциометр таких напряжений, при которых указатель и перо устанавливались бы на начальных отметках и отметках, соответствующих 90% диапазона шкалы этого прибора.
При установке указателя потенциометра, у которого нуль служит началом шкалы, на начальную отметку, напряжение, подаваемое на поверяемый потенциометр, будет отрицательным.
Это явление объясняется наличием устройства температурной компенсации в поверяемом приборе.
Руководствуясь сделанными отметками, грубый реостат резко переводят из положения, соответствующего напряжению начальной отметки потенциометра, в положение, соответствующее 90% диапазона шкалы, и одновременно включают секундомер и записывают показания.
При достижении полного успокоения указателя, то есть наступления полной компенсации, выключают секундомер и записывают его показания. Определив время установления показаний в одном направлении, ту же операцию проделывают и в обратном направлении.
Время установления показаний для автоматических электронных потенциометров типа КСП не должно превышать 30 сек. В противном случае необходимо выяснить причину отклонения от нормы совместно с преподавателем.
4.4.5. Определения порога чувствительности
Для определения порога чувствительности потенциометра следует произвести такое минимальное измерение измеряемой величины, которое вызовет заметное на газ перемещение указателя проверяемого прибора. При определении порога чувствительности изменения напряжения, подаваемого на поверяемый потенциометр, производится с помощью точного реостата источника регулируемого напряжения.
Разность напряжений (подаваемых от источника регулируемого напряжения), измеренных переносным потенциометром в начале и конце опыта и есть порог чувствительности по абсолютному значению. Порог чувствительности поверяется на трех отметках диапазона измерения напряжения (в начале, середине, конце) как в сторону убывающих, так и в сторону возрастающих значений измеряемой величины.
Следовательно, порог чувствительности есть то минимальное изменение напряжения поверяемого автоматическим потенциометром, которое достаточно для приведения его в действие.
Для потенциометров порог чувствительности не должен превышать 0,1% от диапазона измерения поверяемого прибора.
4.4.6. Поверка показаний
Поверка заключается в том, что на зажимах поверяемого потенциометра вместо Э.Д.С. термопары подается Э.Д.С. от источника регулируемого напряжения, встроенного в ПП-63. Величина подаваемого напряжения измеряется переносным потенциометром ПП-63.
При помощи ПП-63 устанавливают Э.Д.С. согласно градуировочной таблицы той стандартной термопары, с которой должен работать поверяемый прибор.
Градуировочная таблица ТХК помещена в настоящей инструкции (см. приложение №1).
Величина поправки на температуру свободных концов термопары для ТХК Е(t0; 0 °C) = DE t0¢, (где Е = 0,0695мв – поправка на 1°C).
ΔЕ = Егр – Е(t0¢;0 °C)
Плавно подводят стрелку поверяемого прибора к поверяемой отметке шкалы вращением рукоятки реостата «Напряжение».
Измеряют напряжение на поверяемом приборе, для чего:
а) устанавливают стрелку гальванометра на «0» вращением рукояток секционированного переключателя и реохорда, в начале при нажатой кнопке «грубо», а затем – «точно».
При установке указателя на поверяемую отметку линия зрения должна быть перпендикулярна к циферблату во избежание ошибок отсчета в следствии параллакса.
У автоматических потенциометров поверяются все оцифрованные отметки шкалы. Каждая отметка поверяется дважды: при прямом и обратном ходе указателя, то есть при повышении и понижении напряжения.
Результаты замеров заносятся в таблицу
| Поверяемые отметки шкалы прибора | ТЭДС по градуировочной таблице с учетом температуры t0 | Показания образцового потенциометра | Погрешности | Вариации | Условия поверки | |||
| абсолютная | Приведенная | |||||||
| прямой ход | обратный ход | прямой ход | обратный ход | |||||
| °С | E0, мВ | Е1 , мВ | Е2, мВ | D1, мВ | D2, мВ | % | мВ | °С |
4.4.7. По полученным результатам построить графики зависимостей
Е0(t;t0) = f(t). E1(t;t0) = f(t) или E2(t;t0) = f(t) на одних и тех же осях координат.
4.4.8. Сделать вывод о пригодности прибора.
4.4.9. Осуществить переградуировку шкалы прибора на заданный преподавателем предел измерения. Какие из сопротивлений измерительной схемы необходимо изменить при этом? Выполнить расчет и организовать постановку опыта.
Составить отчет о работе.
Отчет состоит из краткого описания работы, которое включает:
а) цель и содержание работы;
б) измерительную схему потенциометра;
в) таблицу с результатами поверки;
г) графики;
д) заключение о пригодности прибора или причинах его.
Контрольные вопросы
1. Как осуществляется автоматическая коррекция на температуру свободных концов термопары?
2. Какие преимущества имеет потенциометрический способ (метод полной компенсации) измерения термо-Э.Д.С. по сравнению с измерением при помощи милливольтметра?
3. Какова точность записи на ленточной диаграмме?
4. Как преобразуется постоянное напряжение разбаланса измерительной схемы в переменное напряжение?
5. Каково допустимое сопротивление внешней измерительной цепи потенциометра и чем оно определяется?
6. Каковы допустимые температуры и влажность окружающего воздуха для потенциометра в рабочих условиях?
7. Как подсчитать основную погрешность комплекта, состоящего из электронного потенциометра и термопары?
8. Опишите принцип действия и конструкцию термопары.
9. Типы термопары, их сравнительная оценка.
10. Может ли данный прибор работать с термопарой другой градуировки?
5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
"ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПОВЕРКА АВТОМАТИЧЕСКОГО МОСТА"
«Исследование характеристик и поверка автоматического моста»
Цель и содержание работы
5.1.1. Цель работы – ознакомиться с принципом измерения температуры комплектом, состоящим из термометра сопротивления и автоматического моста, освоить методику поверки моста, исследовать его характеристики.
5.1.2. Содержание работы
В процессе выполнения работы студент должен:
1. Изучить принцип действия прибора
2. Ознакомиться с лабораторной установкой
3. Произвести поверку автоматического моста с помощью имитатора-магазина сопротивления и вычислить погрешности
4. Построить градуировочные характеристики (теоретические и экспериментальные)
5. Сделать заключение о пригодности прибора к эксплуатации
6. Составить отчет по работе
Теоретические сведения
Измерение температуры термометрами сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Промышленность выпускает термометры сопротивления нескольких типов, называемых градуировкой. Градуировка термометра сопротивления зависит от материала чувствительного элемента (медь, платина, окислы титана, магния, марганца, кобальта и др.) и его сопротивления при t = 0°C/
В качестве измерительных приборов, работающих с термометрами сопротивления, используются мосты и логометры.
Мосты делятся на лабораторные (неавтоматические) и производственные (автоматические).
Принципиальная измерительная схема уравновешенного автоматического моста постоянного тока приведена на рис. 1.
Плечи моста образованы постоянными сопротивлениями R1 и R3, компенсирующим резистором (реохордом) R2, термометром сопротивления Rt и сопротивлением соединительных проводов.
В диагональ ас включен источник постоянного тока E, в диагональ bd нуль-прибор НП.
При равновесии моста, которое достигается перемещением движка резистора R2, сила тока в диагонали моста равна нулю, т.е. I0 = 0. Термометр сопротивления может быть подключен к измерительной схеме двумя или тремя проводами.
2х проводная схема включения
Минус источника питания подключается к точке C¢.
Условие равновесия моста в этом случае:
При изменении температуры окружающей среды в показания прибора вносится погрешность за счет изменения сопротивления проводов медных или алюминиевых.
Все сопротивления, образующие плечи моста, кроме Rt выполнены из манганина, поэтому при изменении температуры окружающей среды остаются постоянными.
Когда колебания температуры окружающей среды велики, то применяют 3х проводную схему включения.
Одна из вершин моста переносится к головке термометра С. При таком соединении сопротивление одного провода прибавляется к Rt, а сопротивление второго провода к сопротивлению R2. Условие равновесия моста принимает вид:
R1(Rt+Rпр) = (R2+Rпр)R3
Если R1 = R3 – симметричный мост, то Rt+Rпр = R2+Rпр
Таким образом в трехпроводной схеме изменение сопротивления соединительных проводов не влияет на результат измерения. Измерительная схема автоматического моста приведена на рис. 2.
Мост состоит из 4х плеч, образованных сопротивлениями:
R1, R7 – постоянные резисторы
Rр – регулировочный реохорд
R2 – шунтирующее сопротивление
R4 – для изменения диапазона шкалы прибора
R3 – для изменения начальной отметки шкалы прибора
Сопротивление R8 соответствует сопротивлению Rt для контрольной отметки на шкале прибора.
Питание измерительной цепи осуществляется напряжением 6,3 В переменного тока в диагонали ab.
Сопротивление реохорда Rр включено в два смежных плеча. Обмотка реохорда шунтируется сопротивлениями R2 и R4.
Сопротивления резисторов R3, R4, R8 мостовой схемы определяются расчетным путем для каждой градуировки и предела измерения прибора. Резистор R6 служит для снижения напряжения питания измерительной цепи до 1,5В.
Первичный преобразователь (термометр сопротивления) Rt подключается к прибору соединительными проводами, имеющими одинаковое сопротивление.
Третий соединительный провод цепи термометра вводят с целью уменьшения погрешностей прибора от изменения сопротивления соединительных проводов при отклонении температуры окружающей среды от нормальной. Измерительная диагональ cd подключена к входу следящей системы, состоящей из усилителя 1 и реверсивного электродвигателя 2.
Электродвигатель через редуктор связан с ползунком реохорда, указателем 3 и пером.
При изменении контролируемой температуры в объекте меняется сопротивление термометра, что приводит к нарушению равновесия мостовой схемы. В измерительной диагонали появляется напряжение рассогласования, которое усиливается усилителем и приводит во вращение электродвигатель, перемещающий скользящий контакт реохорда до наступления уравновешивания мостовой измерительной схемы. В этом случае двигатель останавливается и стрелка отсчетного устройства показывает новое значение температуры в объекте.