Формулы для расчета номинальной статической характеристики

Номинальная статическая характеристика и классы допусков

Метрологические характеристики, нормируемые согласно настоящему стандарту, распространяются на ЧЭ ТС при подключении непосредственно к их выводам и на ТС при подключении к клеммам головки в соответствии с указанной изготовителем схемой. Если на корпусе ТС с двухпроводной схемой указано значение сопротивления внутренних проводов, то оно должно быть вычтено из значения измеренного сопротивления ТС.

Примечание - При подключении двухпроводного ТС к измерительной установке с помощью двух соединительных проводов их сопротивление входит в состав измеренного сопротивления ТС и должно быть вычтено из результата измерения.

Формулы для расчета номинальной статической характеристики

НСХ ТС и ЧЭ в пределах диапазона измерений рассчитываются по следующим формулам

Для измерения сопротивления терморезистора могут быть использованы логометры, мосты и потенциометры (по методу компенсации).

Подключение терморезистора к измерительному прибору может быть осуществлено

по различным схемам, представленным на рис.2. Поскольку на показания приборов в общем случае, будет оказывать влияние как собственное сопротивление датчика R_t, так и сопротивление монтажных проводов и клемных контактов R_l, то последнее следует либо учитывать, либо исключать (компенсировать).

а) б) в) г)

Рис. 2. Подключение терморезистора к измерительным приборам:

а – двухпроводная схема; б – трехпроводная схема; в - четырехпроводнаясхема;

Двухпроводная схема включения, рис 2-а, используется в приборах с непосредственным отсчетом температуры (логометрах). Для исключения влияния сопротивления соединительных проводов на показания логометра, которые градуируются в соответствии с НСХ конкретного типа термометра, сопротивление соединительных проводов R_l доводят до требуемого номинала путем использования подгоночных катушек (сопротивлений). Такая операция позволяет исключить влияние сопротивления линии на показания прибора, но не учитывает влияние колебания температуры окружающей среды на сопротивление линии и показания прибора.

Трехпроводная схема включения, рис. 2-б, позволяет производить подвод тока и съем напряжения в точке подключения ТС. Такое подключение в значительной мере снижает влияние температуры окружающей среды на показания приборов. Такая схема включения применяется при использовании в качестве измерительных приборов уравновешенных автоматических мостов. Два питающих провода ТС включаются в разные плечи моста, а третий в измерительную диагональ.

Более точные результаты, по сравнению с трехпроводной схемой, позволяет получить двухпроводная схема со свободной петлей, рис. 2-г. Она используется в симметричных уравновешенных мостах. Петля изготавливается из таких же проводников, что и соединительные проводники ТС и включается в плечо моста, смежное с плечом термометра. Поскольку все соединительные провода при равных сечениях и длине будут иметь одинаковое сопротивление (возможно даже изменяющееся при изменении температуры окружающей среды), и включены попарно в смежные плечи моста, то их влияние исключается.

Четырехпроводная схема включения, рис. 2-в, используется для измерения сопротивления терморезистора по методу компенсации и является наиболее точной. Два провода используют для подвода тока и два для измерения падения напряжения на ТС. Поскольку подвод тока и съем напряжения осуществляется в одной точке, то даже при большой длине соединительных проводов их сопротивление не оказывает практического влияния на результаты измерений.

Полупроводниковые ТС как правило имеют большое сопротивление, которое во много раз превышает сопротивление соединительных проводов. По этой причине при их подключении к измерительным приборам используют двухпроводную схему включения, т.е. пренебрегают влиянием сопротивления соединительных проводов на показания датчика.

Электронные датчики температуры.

Принцип действия электронного термометра основан на свойстве кристаллов изменять резонансную частоту собственных колебаний в зависимости от температуры. Например, у кварца зависимость частоты собственных колебаний от температуры подтверждается с высокой точностью и надежностью. Используя это свойство можно создать датчик температуры, чувствительным элементом которого будет монокристалл, например кварца. Поскольку измерение частоты с привлечением современных электронных методов не представляет какой либо сложности то, увеличивая время счета числа колебаний кристалла можно обеспечить сколь угодно высокое разрешение (чувствительность) датчика температуры.

Зависимость резонансной частоты колебаний кристалла кварца от температуры может быть определена уравнением следующего вида:

. (5.11)

В уравнении (5.11) наибольший вес имеет коэффициент а₁. Выбирая определенное направление среза кристалла можно получить направление оси кристалла, для которого наибольший коэффициент а₁ равен нулю. У такого кристалла частота колебаний не будет практически зависеть от температуры и это свойство используется в частотомерах и часах. А можно найти направление среза, при котором становятся мало значимыми коэффициенты высших порядков а₂ и а₃. У такого кристалла резонансная частота колебаний будет, практически, линейно зависеть от температуры. Это свойство и используется в кварцевых датчиках температуры.

Разрешение (чувствительность) кварцевого датчика температуры будет зависеть от времени счета и у современных приборов составляет 0,001 К для периода счета в 1 с. Кварцевые датчики характеризуются высокой стабильностью показаний, не более 0,005 К в месяц и применяются для измерения температур в диапазоне -40 – +230°С. В случае их градуировки по образцовому платиновому термометру сопротивления такие датчики могут использоваться для выполнения высокоточных измерений абсолютных значений температуры и малых разностей температур (поверки тепломеров).