Компенсационные измерительные схемы

Если измерять малую величину термо-ЭДС прямым методом(рис. 1.22), т.е. обычным милливольтметром, то погрешность измерений может быть большой.

Основной причиной погрешности в прямом методе является то, что в момент измерения термо-ЭДС (температуры) в цепи миллиамперметра mV проходит электрический ток, который создает на каждом участке цепи падение напряжения, равное произведению тока на сопротивление участка. На сопротивления проводов каждого участка оказывает влияние температура внешней среды. Таким образом, изменение падений напряжений на участках цепи может привести к значительной погрешности измерения.

Рис. 1.22. Схема измерения температуры при помощи милливольтметра: ТП – термопара; КП – компенсационные (термолектродные) провода; СП – соединительные провода; ПК – подгоночная кату-шка; mV – милливольтметр

Подгоночная катушка (ПК) (манганиновая проволока) предназначена для подгонки внешнего сопротивления до такой величины, при которой был отградуирован прибор.

Более совершенным и точным является нулевой метод,на основе которогоможет быть выполнена компенсационная измерительная схема.

Компенсационная измерительная схема. Компенсационная измерительная схема (рис. 1.23) состоит из двух смежных контуров I и II. Термопара ТП в контуре II, термо-ЭДС которой необходимо измерить подключается таким образом, чтобы ее термо-ЭДС Е _тп могла быть уравновешенной падением напряжения U_AB на сопротивлении R_AB реохорда R _p. Под действием ЭДС Е в контуре I проходит ток I₁ , а в контуре II, под действием термо-ЭДС Е _тп – ток I_тп. Ток

I_AB = I₁ + I_тп. (1.15)

Перемещением скользящего движка реохорда можно добиться такого положения, что ток I_тп = 0 и стрелка нуль-прибора НП будет установлена на нулевой отметке. Следовательно, измеряемая термо-ЭДС Е _тп будет уравновешена падением напряжения на сопротивлении R_AB, т.е.

Е _тп = R_AB I₁ = U_AB.(1.16)

Достоинством компенсационной измерительной схемы является то, что на результат измерения не оказывают влияние сопротивления соединительных проводов, переходных контактов и самого нуль-прибора, так как отсчет измеряемой величины производится при полной компенсации, когда ток в измерительной цепи равен нулю.

К недостаткам приведенной схемы следует отнести то, что на величину тока Е _тп оказывает влияние изменение ЭДС Е. Для устранения этого недостатка в компенсационных схемах переносных образцовых потенциометров предусматривают контрольную цепь, с помощью которой на реохорде R _p устанавливают рабочий ток I_p , при котором была проградуирована шкала.

Если поддерживать ток I₁ постоянным, то по величине сопротивления R_AB можно судить о величине измеряемой термо-ЭДС Е _тп.

Рис. 1.23. Компенсационная измерительная схема:

Е – источник питания; R _p – регулировочный резистор (реохорд);

Е _тп –термо-ЭДС термопары; НП – нуль-прибор