Файл: Методические указания к выполнению комплекса виртуальных лабораторных работ СанктПетербург 2015.docx

, подаваемого на мост, при работе с термопарами различных градуировок. Мост настраивается таким образом, что при градуировочной температуре свободных концов, которые находятся рядом с сопротивлением R4, мост находится в равновесии. Разность потенциалов точек А и В при этом равна О. С изменением температуры свободных концов меняется R4, равновесие мос­та нарушается, между точками А и В возникает разность потенциалов. Сопротивление R4 рассчитывается таким образом, чтобы изменение раз­ности потенциалов на вершинах моста всегда было равно и противопо­ложно направлено изменению ТЭДС термопары при изменении температуры свободных концов.

 

Стартовое положение

Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе представлено на рисунке 14.



Рис. 14 - Внешний вид электронного потенциометра

Порядок действий

1. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней части прибора (Хром-Никель). Выставьте вид измерения «Точно».

2. Включите прибор с помощью тумблера.

3. Выставьте исследуемое напряжение с помощью регуляторов (10mV). При этом, стрелка потенциометра отклонится влево или вправо.

4. Возьмите блокнот и зафиксируйте исследуемое напряжение, нажав на карандаш.

5. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на нулевую отметку. Зафиксируйте действительное напряжение при прямом ходе, нажав на карандаш в блокноте.

6. Снова установите исследуемое напряжение с помощью регуляторов и зафиксируйте выбор нажав на карандаш в блокноте.

7. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на нулевую отметку. Зафиксируйте действительно напряжение при обратном ходе, нажав на карандаш в блокноте.

8. Повторите эксперимент для нескольких значений напряжений. Результаты измерение занесите в отчет.

Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы в режиме «Хром-Никель»:

1 группа – 14 mV; 28 mV; 35 mV; 49 mV.

2 группа – 15 mV; 23 mV; 33 mV; 45 mV.

3 группа – 11 mV; 24 mV; 31 mV; 42 mV.

4 группа – 17 mV; 22 mV; 30 mV; 47 mV.

5 группа – 12 mV; 21 mV; 32 mV; 40 mV.

9. После завершения измерений на платиновом преобразователе выключите прибор с помощью тумблера.

10. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней части прибора (Хром-Алюминий).

11. Включите прибор с помощью тумблера и повторите действия с п.3 по п.8. Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы в режиме «Хром-Алюминий»

---

1 группа – 55 mV; 65 mV; 73 mV; 90 mV.

2 группа – 57 mV; 67 mV; 75 mV; 92 mV.

3 группа – 50 mV; 61 mV; 70 mV; 83 mV.

4 группа – 59 mV; 68 mV; 77 mV; 95 mV.

5 группа – 52 mV; 63 mV; 71 mV; 85 mV.

15. После завершения измерений на медном преобразователе выключите прибор с помощью тумблера.

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее:

1. Краткое описание и принцип действия потенциометра.

2. Порядок измерений в одном из режимов.

3. Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0 – 100 ºС, согласно таблицы 1.

Основную приведенную погрешность  определяют по формуле:

 = (E_t – E_И)*100% / E_t, (10)
Таблица 5 - Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0 – 100 ºС

Проверяемое значение измеряемой величины, T, C°	Расчетное значение E, mV	Действительное значение входного сигнала, RИ, Ом		Погрешность поверяемого прибора в процентах нормирующего значения или в единицах измерения						Допустимое значение основной приведенной погрешности, %		Вывод
		При прямом ходе	При обратном ходе	Прямой ход			Обратный ход
						
	Хром-Никель
	1.								15
	2.								15
	3.								15
	4.								15
	5.								15
	Хром-Алюминий
	1.								15
	2.								15
	3.								15
	4.								15
	5.								15

---

Контрольные вопросы

1.       Конструкция термоэлектрического термометра.

2.       Материалы для термопар, требования к ним.

3.       Типы стандартных термопар.  

---

Лабораторная работа № 4

«Снятие кривой переходного процесса термопары»

Цель лабораторной работы

Снять кривую переходного процесса термопары.

Принцип действия и устройство электронного потенциометра

Электронные автоматические потенциометры предназначены для изме­рения, записи, регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение значения которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока. Потенциометры работают в комплекте с одной или несколькими термопарами стандартных градуировок или с одним или несколькими датчиками ЭДС или напряжения постоянного тока, или телескопом радиационного пирометра. Многоточечные приборы рассчитаны на работу с датчиками одной градуировки.

В основу работ электронных потенциометров положен компенсационный метод измерения ЭДС. Он основан на компенсации (уравновешивании) из­меряемой ТЭДС термопары известным падением напряжения на сопротивле­нии. Значение компенсирующего напряжения определяет величину измеряемой термопары, а следовательно, и температуру. Шкалы автоматичес­ких потенциометров градуируют в градусах стоградусной шкалы.

Термопара или датчик напряжения постоянного тока включены после­довательного с электронным усилителем (ЭУ) в одну из диагоналей из­мерительного моста. В другую диагональ включен источник стабилизированного питания (ИПС), обеспечивающий постоянство рабочего тока в измерительной схеме.

При измерении сигнала, поступающего в прибор от датчика, на вхо­де усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока и уси­ливается для приведения в действие реверсивного двигателя (РД), вы­ходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, пока существует напряжение разбаланса. Вращение выходного вала реверсивного двигателя с помощью механической передачи (шкив и трос) преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены контакт R1 , указатель и записывающее устройство. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измеряе­мого параметра, которое также записывается на движущейся диаграммной ленте. Запись измеряемого параметра в одноточечных приборах - непрерывная, в многоточечных - цикличная. Резистор R9 помещен в непосредственной близости от свободных кон­цов компенсационных приводов, соединяющих термопары с прибором.

---

При изменении температуры окружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов, а следовательно, и сопротивления резистора R9. Появляющееся дополнительное падение напряжения на резисторе R9  компенсирует изменение ЭДС, вызванное изменением температуры свободных концов термопары, в результате чего показания прибора практически остаются без изменения.



Рис.15. Схема включения автоматического потенциометра в цепь термопары

 



Рис.16. Принципиальная электрическая схема потенциометра

R₁ – реохорд;

R₂-резистор шунта;

R₅-резистор для задания верхнего предела измерений;

R₃-резистор для задания начала шкалы;

R₄, R₆ – подгоночные резисторы;

R₈, R₁₁- резисторы для ограничения и регулировки рабочего тока источника питания.

R₇-балластный резистор;

R₁₀-резистор для контроля рабочего тока;

R₉-вспомогательный резистор, выполненный из меди для потенциометров, с компенсацией ТЭДС концов термопары.

 


Статические и динамические характеристики термопар

Зависимость, выраженная уравнением (5), является уравнением идеа­льной статической характеристикой термопары. Строится она по градуировочным таблицам.

Динамическая характеристика термопары представляет собой зависи­мость ТЭДС от температуры во времени. Наиболее показательной формой динамической характеристики является временная характеристика, когда входная величина термопары, т. е. температура, меняется скачкообразно (Рис. 2.6).

Выходной величиной термопары является ТЭДС Е, а входной - темпе­ратура Qср измеряемой среды, которые связаны между собой дифференциальным уравнением апериодического звена

T_вос – dE/dt + E = K * Q_ср, (11)

решив которое, получим:

---