Теплотехнические измерения и инновационные измерительные технологии, страница 18

На рис. 5.26 представлена принципиальная схема неуравновешенного моста. На схеме резисторы R1, R2, R3 – в плечах моста. В четвертом плече включены независящий от температуры контрольный резистор R_к, термометр R_t и сопротивление линии R_л. Питание моста осуществляется от батареи E или стабилизированного источника питания через установочный потенциометр R_у. Сила тока, протекающего через милливольтметр mV, выражается уравнением:

                                                  ,          (5.29)

где      ;

          R_м – сопротивление милливольтметра, Ом.

Из выражения следует, что сила тока I_м пропорциональна напряжению U_cd. Для поддержания U_cd постоянным служит регулировочный потенциометр R_у. Установка рабочего тока I_м выполняется переводом переключателя П в положение «К» – контроль, при этом в плечо моста включается контрольный резистор R_к, которому будет соответствовать определенное положение стрелки на шкале прибора. Для измерения температуры переключатель переводится в положение «И» – измерение, в плечо моста включается сопротивление термометра R_t и соединительной линии R_л.

В комплекте с термометрами сопротивления стандартных градуировок работают также логометры (от греческого слова «логос» – отношение).

Измерительный механизм логометра состоит из двух рамок, помещенных в воздушный зазор между полюсами постоянного магнита и сердечником. В отличие от пирометрических милливольтметров, у логометров воздушный зазор между полюсами магнита и сердечником неравномерный, а поэтому непостоянна магнитная индукция в зазоре. В результате у милливольтметров противодействующий момент создается закручивающей пружиной, а у логометров – уравновешивающей рамкой, жестко связанной с измерительной рамкой и указывающей стрелкой прибора. Питание рамок осуществляется гибкими проводниками, не создающими противодействующего момента при повороте подвижной системы. Схема логометра представлена на рис. 5.27. Рамки Р₁ и Р₂ включены так, что развиваемые ими моменты M₁ и M₂ направлены встречно и уравновешивают друг друга.

             

                                  а                                                                   б

Рис. 5.27. Схема логометра

а – магнитная система; б – электрическая схема

1 – сердечник; 2 – полюсные наконечники; 3 – магнит; 4 – рамки; ТС – термометр сопротивления

Значения M₁ и M₂ определяются выражениями:

                                            ; ,    (5.30)

где     S₁, S₂ – площади активной части рамок, м²;

          n₁, n₂ – число витков рамок;

          B₁, B₂ – магнитная индукция рамок, T;

          I₁, I₂ – сила тока в рамках, A.

Полагая, что по исполнению рамки идентичны, т. е. , получим  или . Учитывая, что отношение  является функцией угла поворота системы j, то . Значения токов определяются выражениями:

                                           ; .

Тогда

                                                   .          (5.31)

В конечном итоге, имея ввиду, что , r_р, R1, R2 есть постоянные, то

                                                            ,

т. е. угол отклонения подвижной части или указателя логометра является функцией измеряемого сопротивления термометра.

В схемах технических логометров последовательно с сопротивлением термометра R_t включен контрольный резистор R_к, который в рабочем состоянии закорочен. При контроле правильности работы логометра закоротка с R_к снимается, а R_t закорачивается. При этом указатель прибора должен установиться на отметке шкалы, помеченной красной чертой, если сопротивление соединительных проводов будет равно расчетному. В противном случае следует произвести подгонку сопротивления соединительных проводов при помощи подгоночной катушки.

5.2.5.  Пирометры

Все рассмотренные методы измерения температуры предусматривают непосредственный контакт чувствительного элемента термометра с измеряемым телом или средой. Верхний предел измерения контактными методами ограничивается 1800 ¸ 2200 °C.