Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Как измерить температуру с помощью термопары/
Измерение температуры с помощью термопар.
Измерение температуры. Термопары
Два способа измерения температуры при помощи термопар
При измерении температуры с помощью термопар используются два основных метода: Так как значение термоЭДС, развиваемой термопарой, невелико, для непосредственного измерения ее необходимы высокочувствительные милливольтметры магнитоэлектрического типа. Прибора этого типа работают на основе взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и измеряемого тока, протекающего по подвижной рамке. Для создания достаточного вращающего момента при весьма небольшом токе рамка выполняется из большого числа витков медного провода. Противодействующий момент создается спиральными пружинами, по которым и подводится ток в рамку. Шкала милливольтметра градуируется непосредственно в градусах и на ней указывается тип термопары, для которой предназначен данный милливольтметр. Обозначим через R в сопротивление милливольтметра, R т — сопротивление термопары, R п — сопротивление соединительных проводов. Ток, проходящий по рамке милливольтметра под действием термоЭДС Е тп ,. Из этой формулы видно, что показания прибора зависят не только от термоЭДС Е тп , но и от сопротивлений R в, R т, R п. Так как шкала прибора уже проградуирована для термопары определенного типа, то сопротивления R в и R т уже учтены при градуировке. А сопротивления внешней цепи также указываются на шкале обычно 0,5; 5; 15 или 25 Ом. Оценим показания прибора, шкала которого проградуирована в милливольтах. Эта величина будет тем меньше, чем больше сопротивление милливольтметра R в по сравнению с внешним сопротивлением R вн. Обычно милливольтметры имеют кроме сопротивления рамки еще добавочное сопротивление из манганина, сто в сумме дает не менее Ом. Следовательно, по измеренной термоЭДС нельзя точно определить Т 2. Существует несколько способов поддержания неизменной температуры холодных спаев. Например, можно поместить холодные спаи в ванну с тающим льдом, но это возможно лишь в лабораторных условиях или при наладке. Можно холодные спаи закапывать в землю на глубину нескольких метров, где температура довольно стабильна, или помещать холодные спаи в специальную коробку с тепловой изоляцией. Если температура холодных спаев известна, то к показаниям измерительного прибора добавляют поправку, соответствующую термоЭДС при Т 2. Эту поправку следует брать из градуировочной кривой. Поправку на температуру холодных спаев можно ввести и механическим путем: Применяют также схемы автоматической коррекции температурных погрешностей, в которых используются свойства терморезисторов изменять сопротивление в зависимости от температуры. Рассмотрим принципиальную схему включения термопары и милливольтметра рис Измерительный прибор может находиться на довольно значительном удалении от термопары. Длина соединительных проводов может составлять несколько метров. В местах присоединения этих проводов также возникают термоЭДС. Для точной компенсации этих термоЭДС необходим определенный подбор материалов проводов и термопар. Для присоединения термопар служат специальные, так называемые компенсационные провода. Каждой паре материалов компенсационных проводов присваивают буквенное обозначение, а каждому материалу придают определенную расцветку, для чего используют оплетку из цветной пряжи или цветные опознавательные нити, проложенные в проводе. Для термопар типа ТПП применяются компенсационные провода с обозначением П в красной и зеленой оплетке с зелено-белыми нитями внутри. Материал провода — медь в паре с медно-никелевым сплавом. Для термопар типа ТХА применяются провода с обозначением М в красной и коричневой оплетке с красно-белыми нитями из меди в паре с констаном. Для термопар ТХК применяют провода с обозначением ХК в фиолетово-желтой оплетке с нитями такого же цвета и материалом хромель-копель, то есть компенсационными проводами могут быть и основные термоэлектроды. Рассмотрим измерение температуры компенсационным методом с помощью термопары и автоматического потенциометра. Разность этих напряжений подается на вход усилителя У , который питает управляющую обмотку исполнительного электродвигателя ЭД. Обмотка возбуждения ЭД постоянно подключена к источнику переменного напряжения, а скорость вращения ЭД зависит примерно пропорционально от напряжения на его управляющей обмотке. Электродвигатель ЭД через редуктор Р перемещает движок калиброванного реохорда потенциометрического датчика R п до тех пор, пока напряжениеU к не сравняется с Е д. Одновременно перемещается указатель на шкале прибора и перо самописца. Мостовая схема в данном случае служит не для измерения, а для выработки компенсирующего напряжения U к и автоматической коррекции из-за изменения температуры холодного спая. Плечи моста состоят из проволочных резисторовR 1 —R 4 , выполненных из материала с малым температурным коэффициентом сопротивления например, из манганина , и терморезистораR к , изготовленного из материала с большим температурным коэффициентом сопротивления например, из меди или никеля. Резистор располагается вблизи холодных спаев термопары. Мост питается от источника постоянного тока Е — обычно это батарейка например, сухой элемент типа ЭСЛ При всяком изменении температуры холодных спаев термопары изменяется Е д и одновременно меняется сопротивлениеR к , что приводит к изменению компенсирующего напряженияU к на туже величину, на какую изменилось Е д. Следовательно, колебания окружающей температуры не изменяют показаний на шкале прибора. Регулировочное сопротивлениеR р служит для установки тока питания моста при разряде батареи уменьшении Е. При нажатии этой кнопки, не показанной на рис. Если батарейка разрядилась, то под действием разности этих ЭДС, усиленной усилителем, электродвигатель ЭД перемещает движок регулировочного резистора R р , автоматически устанавливая требуемое значение тока питания моста. Ответственной деталью в измерительной схеме является реохорд. Он выполнен из манганиновой проволоки, намотанной на медной изолированной основе. Движок реохорда выполнен в виде контактного ролика. О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называются пирометрами. Физические тела характеризуются либо непрерывным спектром излучения твердые и жидкие вещества , либо избирательным газы. Участок спектра в интервале длин волн 0,02…0,4 мкм соответствует ультрафиолетовому излучению, участок 0,4…0,76 мкм — видимому излучению, участок 0,76… мкм — инфракрасному излучению. Интегральное излучение — это суммарное излучение, испускаемое телом во всем спектре длин волн. При измерении температуры реального тела пирометры этого типа показывают не действительную температуру, а так называемую радиационную температуру тела. Поэтому эти пирометры называют радиационными. При известном суммарном коэффициенте черноты тела возможен пересчет с радиационной температуры тела на его действительную температуру. Основная допустимая погрешность в технических пирометрах возрастает с увеличением верхнего предела измерения температуры. В радиационном пирометре рис 2. Сигнал с термопар, соединенных последовательно, подается на отсчетное устройство ОУ. Через окуляр 4 с фильтром 5 производится наведение пирометра на объект измерения. Приемники полного излучения подразделяются на электрические термобатареи, болометры, тепловые индикаторы, пироэлектрические кристаллы , пневматические детектор Голея и оптические жидкие кристаллы. Наибольшая чувствительность 10 5 В Вт -1 у пневматических приемников. Приемники полного излучения отличаются тем, что их спектральная чувствительность постоянна в широком диапазоне длин волн от дальней инфракрасной области до ближней ультрафиолетовой. Для увеличения поглощательной способности чувствительные поверхности приемников окрашивают в черный цвет. Для уменьшения теплоотвода в среду приемник помещают в вакуумированные или газонепроницаемые корпуса. Термобатареи выполняются на основе термопар, соединенных последовательно до 20 термопар. Их горячие спаи располагаются на узком участке поверхности, на который фиксируется излучение. Болометры — это термометры сопротивления, изготовленные либо из фольги проводящих металлов, либо из полупроводников термисторов. Тепловые быстродействующие индикаторы выполняются в виде тонкослойной термопары или болометра, в которых активный слой имеет хороший тепловой контакт с основанием. Они применяются для идентификации мощных сигналов, например лазерного излучения. Пироэлектрические приемники — это кристаллы с определенным видом симметрии, в которых в зависимости от изменения температуры проявляется эффект спонтанной поляризации. Пирометры полного излучения подразделяются на пирометры с преломляющей оптической системой рис. В первом случае излучение от объекта измерения 1 через линзовый объектив 2 и диафрагму 3 поступает на приемник полного излучения 4. Отсчетным устройством является милливольтметр 9. В пирометрах с отражающей оптической системой рис. Для наводки на объект излучения служит зрительная труба 6. Отсчет показаний производится по шкале милливольтметра 8. Полиэтиленовая пленка прозрачно для инфракрасного излучения и служит для защиты оптической системы пирометра от загрязнения потоков воздуха. Пирометры частичного излучения работают в узком диапазоне волн, они называются квазимонохроматическими пирометрами. К данному типу относятся оптические и фотоэлектрические пирометры. Изображение излучателя 1 с линзой 2 и диафрагмой 4 объектива пирометра фокусируется в плоскости нити накаливания 5. Оператор через диафрагму 6, линзу окуляра 8, красный светофильтр 7 на фоне раскаленного тела видит нить лампы. Перемещая движок реостата 11, оператор изменяет силу тока, проходящего через лампу, и добивается уравнивания яркостей нити и излучателя. Регистрирующий прибор 9 фиксирует силу тока, соответствующую этому моменту, и позволяет произвести считывание результата измерения температуры объекта излучения. Красный светофильтр 7 пропускает область излучения с шириной около 0,1 мкм и с эффективной длиной волны 0,65 мкм. Пирометр с оптическим круговым клином является модификацией описанного выше. В нем яркостную температуру нити лампы накаливания поддерживают постоянной, а уравнивание яркостей осуществляется перемещением оптического клина, пропускающего больше или меньше света от объекта. По положению клина судят о яркостной температуре объекта излучения. Фотоэлектрические пирометры основаны на использовании зависимости интенсивности излучения от температуры в узком интервале длин волн спектра. В качестве приемников в данных пирометрах используются фотодиоды, фотосопротивления, фотоэлементы и фотоумножители. Поток от излучателя 1 с линзой 2 и диафрагмой 3 объектива фокусируется на отверстии 7 в держателе светофильтра 5 таким образом, чтобы изображение визируемого участка поверхности излучателя перекрывало данное отверстие. В этом случае величина светового потока, падающего на катод фотоэлемента 6, расположенного за светофильтром 5, определяется яркостью излучателя, то есть его температурой. В держателе светофильтра 5 расположено еще одно отверстие 8, через которое на фотоэлемент попадает поток от лампы 17 обратной связи. Световые потоки от излучателя 1 и лампы 17 подаются на катод попеременно через отверстия 7 и 8 с частотой 50 Гц, что обеспечивается с помощью вибрирующей заслонки 9. При различии световых потоков излучателя 1 и лампы 17 в токе фотоэлемента появится переменная составляющая, имеющая частоту 50 Гц и амплитуду, пропорциональную разности данных потоков. Усилитель 13 обеспечивает усиление переменной составляющей, а фазовый детектор 14 — последующее ее выпрямление. Полученный выходной сигнал подается на лампу 17, что вызывает изменение тока накаливания. Это будет происходить до тех пор, пока на катоде фотоэлемента световые потоки от двух источников не уравняются. Следовательно, ток лампы обратной связи однозначно связан с яркостной температурой объекта измерения. В цепь лампы 17 включено калибровочное сопротивление 16, падение напряжения на котором пропорционально силе тока и измеряется быстродействующим потенциометром 15, снабженным температурной шкалой. Фотоэлектрические пирометры характеризуются малой инерционностью до 10 -3 с , поэтому их используют для регистрации быстропротекающих температурных процессов, а также для измерений температуры малых объектов. Пирометры спектрального распределения измеряют цветовую температуру объекта по отношению интенсивностей излучения в двух определенных участках спектра. Основное преимущество таких пирометров заключается в независимости их показаний от излучательной способности объекта, а также от наличия дыма, пыли и испарений в пространстве между объектом и пирометром. В пирометрах сравнения рис. Излучение от объекта измерения 1 чрез объектив 2, нейтральный оптический клин 3 и двойной светофильтр 4 направляется к фотометрическому кубику 5. Двойной светофильтр 4 выполнен в виде двух клиньев красного и зеленого , относительным перемещением которых можно изменять соотношение между интенсивностями красного и зеленого цветов. На фотометрический кубик поступает также излучение от лампы 9 через матовое стекло 10, красный и зеленый светофильтр 11 и объектив Через окуляр 6 глаз оператора 8 видит два участка, соответствующих излучению от объекта измерения 1 и лампы 9, окрашенных смесью зеленого и красного цветов с различным соотношением их интенсивности. Взаимным смещением оптических клиньев двойного светофильтра 4 уравнивают соотношение излучения объекта измерения 1 и излучения лампы 9. Для уравновешивания соотношения цветов необходимо равенство яркостей излучения объекта и лампы. Этого добиваются изменением положения нейтрального оптического клина 3. После уравновешивания положения нейтрального клина определяют яркостную температуру, а положение одного из клиньев двойного светофильтра определяет цветовую температуру объекта. В пирометрах спектрального отношения рис. Переменная составляющая выходного сигнала фотоэлемента усиливается в усилителе 6 и подается на реверсивный двигатель 7, который перемещает уравновешивающий фильтр 3 до тех пор, пока не уравняются интенсивности излучения на обеих длинах волн. В положении равновесия перемещение фильтра 3 является мерой измеряемой температуры. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Его принцип действия основан на различной степени изменения линейных размеров разнородных металлов при изменении температуры окружающей среды. Безпоисковая снс с управлением по отклонению. Измерение температуры с помощью термопар. Монохроматическим называют излучение, испускаемое при определенной длине волны. На основании законов излучения разработаны пирометры следующих типов: Оператор, работающий с пирометром сравнения, должен обладать хорошим цветоощущением.
Warcraft 3 карты компании
1 понятиеи виды преступлений против личности
Аллергия на капсикам
Форум сайта mypractic.ru
Пошаговая инструкция для смартфона
Капитал для начала бизнеса
Сколько варится копченая курица для горохового супа
Измерение температуры: теория и практика
Где логика 1 часть 64 уровень
Клещевит инструкция по применению
Измерение температуры с помощью термопары и микроконтроллера AVR
Деньги не сделают вас счастливее
Вязать детям крючком с описанием
Домик для ежика своими руками фото
Два способа измерения температуры при помощи термопар
Гимназия 4 подольск история