Технологические измерения и приборы, страница 7

R_вн  - внешнее сопротивление складывается из сопротивления термопара и сопротивления линии (проводов).

R_вн =  R_т + R_л;

R_п.к. – подгоночная катушка;

R_д – добавочное сопротивление, служит для переградуировки  на другие приделы измерения;

R_т – термосопротивление, меняет свое сопротивление в зависимости от температуры, служит для компенсации температуры окружающей среды;

R_ш – сопротивление шунта, служит для выпрямления характеристик     термосопротивления.

;

                                          полн. сопр.            гальванометр

Уравновешенный мостик 

Недостаток: большая зависимость от сопротивления, т.е. при измерении милливольтметра может возникнуть погрешность засечет изменения сопротивления (сезонная температура в цеха).

Компенсационный способ реализуется на приборе потенциометра        (лабораторный): НП – 0 прибор.

Измеряемая ЭДС в процессе измерения компенсируется равной по       величине и обратной по знаку напряжением от известного источника.

Непременным условие работ потенциометра является постоянства тока

(i₁ = const);

Для измерения температуры в промышленных условиях используют потенциометр автоматический.

ВП – вибропреобразователь;

> - усилитель;

РД – реверсивный двигатель.

ΔU = E (t, t₀ ) – U_к;

R_М – находятся в одинаковых условия со свободными концами термопары, а дальше происходит все тоже, что и в милливольтметре.

Повышение температуры свободных концов приводит к изменению ЭДС концов термопары и одновременно приводит к увеличению  сопротивления R_М.

 

ΔE = R_М  · I;

Автоматически потенциометр выпускается в различных модификаторах: показывающие, самопишущие, одно и многоточечные (только одна температура может фиксироваться), сигнала с нескольких термометров. Класс точности 0,25; 0,5; 1,0.

Термометры сопротивления – применяются для измерения температуры от -200…+600 ⁰С. Некоторые могут изменятся до 1100 ⁰С.

Принцип действия основан на свойстве чистых металлах и полупроводников изменять  свое электрическое сопротивление в зависимости      от температуры. Эти сопротивления называются терморезисторами или термисторами (Си, Рl, Ni, Fe)

- полупроводники

Изменения сопротивления при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом сопротивления:

Материал терморезисторов должен обладать высоким коэффициентом , обладать стойкостью к агрессивному  воздействию окружающей среды и стабильностью характеристик во времени. Наиболее хорошо этим условия отвечают  Рl (+200…+650), Си (-50…+180), Си – Ми и Со – Ми                  (-200…+300).

Для измерения сопротивления терморезисторов используются уравновешенные и неуравновешенные мостовые схемы.

Уравновешенный мост.

Признаком равновесия моста является отсутствие тока диагонали автоматическое, т.е. напряжение в точке (а) должно быть равно направлению в точку (в).

Отсюда можно вывести R_t:

- постоянная сопротивления;

R_t – переменное сопротивление => R_t = f (R₃) по формуле.

Схема не совершенна. Используют трех проводную схему.

Тогда условия равновесия будет:

Если R₂ =  (это можно достичь изменяя движок  реохорда), то  =0.

;

Схема более совершенна меньше ошибок.

Бесконтактные методы измерения

Температуры

          Бесконтактные средства измерения температуры которые измеряют температуру тела  или среды по тепловому излучению называют пирометрами.

          Серийно – выпускаемые пирометры применяются для измерения    температур от 20 до 6000 ⁰С.

Контактные пирометры определяют более точную температуру, чем  бесконтактные.

Тела характеризуются либо непрерывным спектром излучения (твердые, жидкие вещества), либо селективным (газы). Участок спектр в интервале длин волн от 0,2 …0,04 мкм соответствует ультрафиолетовому излучению; участок спектра 0,4 …0,74 мкм соответствует видимому излучению участок 0,76…400 мкм инфракрасному излучению.

Интегральное излучение это суммарные излучения испускаемые телом во всем спектре длин волн.

Монохроматическим называют излучение испускаемое телом при определенной длине волны.

Зависимости плотности потока спектрального излучения абсолютно черного тела (а.ч.т.), от длины волны и температуры определяется уравнение Планка:

где - плотность потока спектрального излучения, Вт/м³;

        λ- длина волны, м;

       С₁, С₂ – постоянные Планка, С₁ = 3,7413 · 10 ^-16 Вт · м²

С₁ = 1,438 · 10 ^-2 мК

         J_л,о 10¹⁰

                                                              λ

Графическое изображение данного уравнения из которого => что а.ч.т. испускает лучи всех дли волн от 0…, при всех температурах     отличных от абсолютного 0.

Плотность потока монохроматического излучения возрастает с повышением температуры, при это max кривой распределения энергии смещается в сторону коротких волн.

Закон смещения Венна

Закон Стефана – Больцмана

где Е₀ – плотность потока интегрального излучения а.ч.т., Вт/м²;

     σ₀ – коэффициент излучения а.ч.т.

;

Реальные тела при одинаковой температуре обладают меньшей плотностью потока  излучения, которая характеризуется степенью черноты ,

- спектральная степень черноты,

 - суммарная полная степень черноты,

= f (температура химического состава, химической поверхности) находятся в интервалах ε_λ>0,   ε_Σ<1, ε_{λ<1, то тело называется абсолютно} серым и не зависит от длины волны.

Типы пирометры

1.  Пирометр суммарного излучения (ПСИ), измеряется полная энергия излучения.

2.  Пирометр частичного излучения (ПЧИ), измеряется энергия  ограниченная фильтром или приемником участка спектра.

3.  Пирометр спектрального отношения (ПСО), излучается отношения энергии фиксированных участков спектра.

4.  В зависимости от типа пирометра различают:

·  цветовую;

·  яркостную;

·  радиационную температуру.

Радиационной температурой реального тела называют температуру при которой полная мощность а.ч.т. = полной энергии получения данного тела, при действительной температуре.

   Е

                         а.ч.т.       р.т.

                                                              Т

На основании закона Стефана – Больцмана

где  Т_Д – действительная  температура;