Методические указания к лабораторным работам № 1-3 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 9

При измерении термо-эдс с помощью потенциометра отсчет показаний производят в момент, когда нуль-гальванометр показывает отсутствие тока в цепи термопары. Поэтому при измерении термо-эдс компенсационным методом в цепи термопары нет падения напряжения, а следовательно, и нет искажений измеряемой термо-эдс. В потенциометре не только реализуется компенсационный метод измерения термо-эдс, но и повышается точность измерения за счет установки всегда одного и того же значения рабочего тока и отсутствия токоизмерительных приборов в цепи. Пределы допускаемой основной погрешности потенциометра  δ  в лабораторных условиях не превышают

,                                   (3.3)

где     Е – показания измеряемой термо-эдс потенциометром  В;

          Е_Ш – цена наименьшего деления шкалы реохорда  В.

1.3  Автоматический электронный потенциометр

Автоматические электронные потенциометры широко применяются для измерения и записи температуры в комплексе с термоэлектрическими термометрами. Они могут одновременно использоваться для измерения, записи и сигнализации или регулирования температуры. Автоматические потенциометры находят применение и для измерения других физических величин (давления, расхода, уровня и т.д.), изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока.

Отличительной особенностью устройства автоматического потенциометра от рассмотренного выше переносного потенциометра является то, что уравновешивание измеряемой термо-эдс, осуществляемое перемещением движка реохорда, производится не вручную, а автоматически с помощью непрерывно действующего следящего устройства. Кроме того, в указанных потенциометрах автоматически вводится поправка на температуру свободных концов термопары.

Упрощенная измерительная схема автоматического потенциометра приведена на рис.3.2.

Рис.3.2

Работа автоматического потенциометра осуществляется следующим образом. Развиваемая термо-эдс термоэлектрического термометра  Е(t)  уравновешивается автоматически падением напряжения  U_ac  на участке  “ас”  цепи. Если U_ac  ≠ Е(t), то на вход электронного блока  ЭБ  поступает разность сигналов  ∆U=U_ас–Е(t). В электронном блоке постоянный ток преобразуется в переменный и усиливается как по напряжению, так и по мощности. Результирующий выходной сигнал из электронного блока поступает на реверсивный двигатель РД, который перемещает движок реохорда R_P таким образом, что ∆U начинает уменьшаться и затем становится равным нулю. При  ∆U=0  наступает режим компенсации, т.е. U_ac= Е(t). При этом выходной сигнал из электронного блока будет отсутствовать, и движок реохорда остановится. Вместе с перемещением движка реохорда одновременно перемещаются стрелка прибора по шкале и перо самописца по диаграммной бумаге.

Для стабилизации рабочего тока в потенциометре используется источник питания стабилизированный ИПС, который обеспечивает постоянство рабочего тока с погрешностью не более  ±0,02%.

Для автоматического введения поправки на температуру свободных концов термоэлектрического термометра в схему потенциометра включено сопротивление  R_M,  выполненное из медной проволоки (все остальные сопротивления схемы выполнены из сплава манганина). Медное сопротивление R_M  расположено рядом со свободными концами термоэлектрического термометра и поэтому  R_M  и свободные  концы имеют одну и ту же температуру t₀.  Для того чтобы ввести поправку на температуру свободных концов, осуществляют два контура с рабочими токами  I₁  и  I₂, имеющими разное направление, так как компенсирующее падение напряжения и напряжение для введения поправки должны иметь разные знаки.

Сопротивление R_Б  служит для установления одного и того же сопротивления цепи. Ток  I₁,  протекающий по этому контуру, должен иметь всегда одно и тоже значение. Сопротивление  R_К  служит для проверки работы ИПС с помощью нормального элемента  НЭ, подключаемого эпизодически к зажимам цепи.