Теплотехнические измерения и инновационные измерительные технологии, страница 17

При изменении температуры внешней среды сопротивление соединительных проводов тоже изменится и не будет соответствовать условию подгонки. Появится погрешность, определяемая выражением

                                                        ,               (5.25)

где      – сопротивление соединительных проводов в условиях эксплуатации, Ом;

           – сопротивление соединительных проводов при градуировке прибора, Ом;

          S – коэффициент преобразования термометра в области измеряемой температуры, Ом/K.

Трехпроводная схема подключения, несмотря на дополнительный расход соединительного провода, существенно сокращает погрешность, появляющуюся вследствие изменения температуры окружающей среды и изменения сопротивления соединительной линии. В том случае, когда сопротивления соединительной и измерительной ветвей одинаковы, тогда изменение температуры соединительных проводов вообще не вызывает погрешности.

Четырехпроводная схема применяется при компенсационном методе измерения сопротивления термометра. Появление температурной погрешности здесь исключено.

В соответствии со схемой подсоединения термометры выпускаются с двумя, тремя и четырьмя выводами.

Следует иметь в виду, что при измерении сопротивления термометра по нему должен идти ток. По закону Джоуля-Ленца происходит выделение теплоты, нагревающей термометр (явление самонагрева). Появляется погрешность измерения сопротивления от самонагрева. Поэтому в промышленных условиях величину измерительного тока устанавливают так, чтобы погрешность от самонагрева не превышала 0,1 % R₀, где R₀ – сопротивление термометра при 0 °C.

Измерительные мосты. Схема уравновешенного моста с подключенным термометром R_t показана на рис. 5.23. Мост образован четырьмя резисторами (плечами), имеет две параллельные ветви acb и adb. Два плеча R1 и R2 выполнены постоянными. Плечо R3 переменное, служит для компенсации изменения сопротивления рабочего плеча – сопротивления термометра R_t и сопротивления соединительной линии R_л. Источник питания постоянного тока включен в диагональ моста ab; для контроля изменения тока в диагонали cd подключен нуль-гальванометр Г и кнопка К.

При изменении температуры изменяется сопротивление R_t, мост выходит из положения равновесия; перемещением движка переменного резистора R3 мост приводят в состояние равновесия, при этом ток I₀ в диагонали cd устанавливается равным нулю, что контролируется нуль-гальванометром.

В состоянии равновесия моста:

                                         , . (5.26)

Разделив левые и правые части уравнений (5.26), получим:

                                                    .           (5.27)

Если I₀ = 0, то I1 = I3, I2 = I_t. Поэтому

                                                    .

Тогда

                                                       .              (5.28)

Сопротивление R_л и соотношение R2 / R1 – величины постоянные, поэтому каждому значению R_t соответствует определенное значение R3 (плеча сравнения), шкала которого может быть проградуирована в °C.

Если термометр к уравновешенному мосту подключить по трехпроводной схеме (рис. 5.24), то погрешность от влияния температуры окружающей среды на сопротивление соединительных проводов будет полностью исключена:

                                           ,

или                                                        .

                

         Рис. 5.24. Схема подключения Рис. 5.25. Автоматический уравнове-

                      трехпроводная шенный мост с трехпроводной схемой

                                                                   включения термометра

Более совершеннее будет схема приведения моста в равновесие не изменением сопротивления R3, а изменением соотношения R2 / R1 при постоянном R3 при помощи реохорда R_р. При этом исключается влияние изменяющегося контактного сопротивления движка R3. Такая схема использована в автоматическом уравновешенном мосте (рис. 5.25). Сигнал разбаланса моста поступает на электронный усилитель ЭУ, который управляет движением реверсивного двигателя РД, передвигающего каретку реохорда R_р до состояния равновесия моста.