Термоэлектрические приборы

Термоэлектрический прибор представляет собой соединение одного или нескольких термопреобразователей с магнитоэлектрическим измерительным механизмом.

Термоэлектрический преобразователь состоит из нагревателя-проводника, по которому проходит измеряемый ток, и миниатюрной термопары.

Различают контактные термоэлектрические преобразователи, у которых горячий спай термопары 2 непосредственно приварен к середине нагревателя 1 (рис. а), и бесконтактные преобразователи (рис б), у которых нагреватель 1 и горячий спай термопары 2 разделены изолятором ― каплей стекла 3, которая уменьшает чувствительность и увеличивает инерционность преобразователя. Для повышения чувствительности термопреобразователя применяют термобатареи, состоящие из нескольких термопар (рис. в).

Термоэлектрическими приборами можно пользоваться и на постоянном, и на переменном токе, включая токи высокой частоты.

Достоинством этих приборов является достаточно высокая точность измерений. К недостаткам следует отнести малую перегрузочную способность, большое собственное потребление мощности и неравномерную шкалу.

Тепловая система

Принцип действия приборов тепловой системы основан на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Устройство прибора тепловой системы схематически показано на рисунке:

Измеряемый ток проходит по тонкой проволоке 1-2, концы которой закреплены. К ней припаяна посередине металлическая нить 3-4, которая оттягивается тонкой шёлковой нитью 4-5, перекинутой через блок 6. К блоку 6 прикреплена стрелка.

Достоинством приборов тепловой системы являются: возможность измерения как на постоянном, так и на переменном токе; независимость показаний от частоты и формы переменного тока; нечувствительность к внешним магнитным полям. К недостаткам приборов данной системы относятся: неравномерность шкалы; наличие тепловой инерции; зависимость показаний от температуры среды.

Вибрационная система

Устройство приборов этой системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы в основном применяются для измерения частоты тока.

Выпрямительная система

Устройство приборов этой системы основано на том, что переменный ток выпрямляется с помощью выпрямителя, вмонтированного в прибор. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.

Электронная система

Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных ламп, обеспечивающих необходимое внутреннее сопротивление прибора магнитоэлектрической системы.

Цифровые приборы

Они представляют собой сложные электронные устройства. Регистрирующим прибором являются индикаторные неоновые лампы.

Внутри каждой лампы имеется десять электродов из тонкой проволоки, выполненных в виде цифр от 0 до 9 и один общий электрод. В зависимости от величины исследуемого сигнала напряжение подаётся на один из цифровых электродов, что вызывает свечение неона вблизи него.

На панели прибора расположено несколько таких ламп по числу значащих цифр измеряемой величины. Преимущество цифровых приборов – большая точность и отсутствие необходимости снятия отсчёта.

Контрольные вопросы

1. Что называется измерением?

2. Что называется мерой?

3. В чём заключается косвенный метод измерения? Приведите примеры косвенных измерений.

4. Что называется измерительным прибором?

5. Что такое абсолютная погрешность?

6. Что такое относительная погрешность?

7. Что такое приведённая погрешность?

8. Что называют точностью прибора?

9. Какие классы точности проборов существуют?

10. Что называют чувствительностью прибора? Как её подсчитать?

11. Что называется постоянной прибора?

12. Нарисуйте схемы включения амперметра, вольтметра.

13. Нарисуйте схемы включения амперметра с шунтом; вольтметра с дополнительным сопротивлением. Для чего нужны шунты и дополнительные сопротивления?

14. Что такое цена деления прибора? Как её подсчитать?

15. Укажите отличительные свойства приборов: а) магнитоэлектрической системы; б) электромагнитной системы; в) электродинамической системы; г) электростатической системы; д) тепловой системы и др.

16. Укажите области применения приборов вышеуказанных схем.

17. Как влияют на показания приборов внешние условия (температура, частота тока, электрические и магнитные поля)?

18. Укажите достоинства и недостатки приборов различных схем.)

Литература

1. В.С. Попов. Электротехнические измерения. М., «Энергия», 1974.

2. Ю.В. Рублёв, А.Н. Куценко, А.В. Кортнев. Практикум по электричеству с элементами программированного обучения. М., «Высшая школа», 1971.

3. А.Н. Зайдель. Ошибки измерений физических величин. С.-Пб., «Наука», 1974.

4. О.Н. Кассандрова, В.В. Лебедев. Обработка результатов измерений. М., «Наука», 1970.

5. А.С. Касаткин, М.В.Немцев. Курс электротехники. М., «Высшая школа», 2005.

6. В.В. Кононенко, В.И. Мишкович, В.В. Муханов, В.Ф. Бланидин, П.М. Чеголин. Электротехника и электроника. Р/Д, Феникс, 2007.