Файл: Практикум по измерению электрических и неэлектрических величин.pdf
Добавлен: 28.11.2018
Просмотров: 5335
Скачиваний: 77
41
8 168 171,57 85 112 157 18
510 2,8422
130 257 430
9 176 174,98 90 130 150 19
675 1686,8
75 351 420
10 180 176,68 50 100 160 20
743 1791,7
176 320 565
Сопротивление медного ТПС является функцией температуры
θ
:
R
θ
=R
0
(1+
αθ
),
где R
0
– номинальное (при 0
°
С) сопротивление ТПС;
α
– температурный ко-
эффициент сопротивления медного провода.
Зная R
1
при температуре
θ
1
, находим R
0
, а затем по той же формуле
рассчитываем сопротивления R
2
, R
3
и R
4
при соответствующих темпера-
турах
θ
2
,
θ
3
и
θ
4
. Для платинового ТПС в рассматриваемом температурном
диапазоне зависимость R=f(
θ
) имеет вид:
R
θ
=R
0
(1+А
θ
+В
θ
2
),
где А=3,90802
⋅
10
–3
°
С
–1
; В=–5,802
⋅
10
–7
°
С
–2
[20].
Значения сопротивлений округлите до сотых долей ома. Обозначение
НСХ для термопреобразователя устанавливается по его номинальному со-
противлению. В данной задаче используются ТПС со следующими статиче-
скими характеристиками: 1П, 10П, 50П, 100П, 10М, 50М и 100М.
Чувствительность (коэффициент преобразования) ТПС в диапазоне
θ
2
…
θ
4
рассчитывается по формуле:
S=(R
4
–R
2
)/(
θ
4
–
θ
2
).
Результаты расчётов сведены в табл. 2.12.
Таблица 2.12
N
R
2
R
3
R
4
S,
Ом/
°
С
N
R
2
R
3
R
4
S, Ом/
°
С
Ом
Ом
1 11,917 13,706 15,324 0,043 11 11,167 13,850 17,584 0,038
42
2 13,195 14,175 16,604
12 87,920 106,01 123,52 0,178
3 78,966 83,226 86,208 0,213 13 17,211 25,238 30,383 0,036
4 16,177 17,029 17,455 0,043 14 13,850 19,407 31,359 0,035
5 71,299 75,559 88,339 0,213 15 157,32 175,84 280,90 0,353
6 125,13 155,81 176,25
0,426
16 119,40 138,51 157,32 0,379
7 112,78 129,82 138,34
17 280,90 297,39 313,59 0,327
8 136,21 147,71 166,88
18 1,4982 1,9661 2,5732 0,004
9 138,34 155,38 163,90
19 644,93 1150,1 1269,5 1,812
10 121,30 142,60 169,16
20 834,93 1095,6 1511,4 1,738
2.6.
Имеются медный и платиновый термопреобразователи сопротив-
ления с НСХ, указанными в табл. 2.13, а также полупроводниковый поликри-
сталлический термопреобразователь с параметрами R
20
и B
*
. Определите ко-
эффициенты преобразования этих ТПС при температурах
θ
1
и
θ
2
: проанали-
зируйте результаты расчёта, пользуясь справочниками (например, [19]), вы-
берите несколько типов стандартных металлических ТПС с соответствую-
щими НСХ и дайте их полную техническую характеристику: тип, пределы
измерения, условное давление контролируемой среды, на которое рассчитана
защитная арматура, материал последней, показатель тепловой инерции, дли-
на погружаемой части, область применения и другие сведения.
Коэффициенты преобразования рассматриваемых ТПС вычисляются
по формулам:
S
1
= R
0
α
– для медных ТПС; S
2
= R
0
(A+2B
θ
) – для платиновых ТПС;
S
3
= –R
20
B
*
exp[B
*
(293 – T)/(293T)]/T
2
– для полупроводниковых ТПС,
где R
20
– номинальное сопротивление ПТР при 20
°
С; T – абсолютная темпе-
ратура в кельвинах. Значения коэффициентов
α
, А и B следующие:
α
=4,26
⋅
10
–3
°
С
–1
; А= 3,90802
⋅
10
–3
°
С
–1
; В= –5,802
⋅
10
–7
°
С
–2
.
Таблица 2.13
N
НСХ
R
20
, кОм
B
*
, К
θ
1
,
°
С
θ
2
,
°
С
43
1 2
3 4 5 6
1
100М,100П
7,5 3000 50 180
2 8
2800
40
170
3
50М,50П
8,5 2600 30 160
4 9
2400
60
150
5
100М,50П
10 2300 55 175
6 11
2200
65
165
7
50М,100П
12 2100 70 155
8 12,5
2000
75
140
9
100М,500П
13 1900 30 50
10 13,5
2000
35
55
Окончание табл. 2.13
1 2
3 4 5 6
11
50М,500П
14 2500 40 60
12 14,5
2700
20
45
13
гр.23, гр.21
15 1800 80 145
14 15,5
1700
85
135
15
гр.23, 100П
16 1500 90 130
16 16,5
1600
95
125
17
гр.23, 50П
17 1400 50 120
18 17,5
1300
70
115
19
50М, гр.21
18 1500 60 180
20 18,5
1800
30
175
Результаты расчёта S
1
, S
2
и S
3
для всех вариантов данной задачи при-
ведены в табл. 2.14.
Номинальные (при 0
°
С) сопротивления ТПС градуировок 23 (медь) и
21 (платина) равны соответственно 53 и 46 Ом.
Таблица 2.14
N
S
1
,
Ом/
°С
S
2
, Ом/
°С
–S
3
, Ом/К
N
S
1
,
Ом/
°С
S
2
, Ом/
°С
–S
3
, Ом/К
θ
1
θ
2
θ
1
θ
2
θ
1
θ
2
θ
1
θ
2
1 0,426 0.385 0.370 83.32 2.947 11 0,213 1.931 1.919 207.1 113.3
44
2
0.386 0.371 124.2 4.489 12
1.942 1.928 456.0 187.6
3
0,213
0.194 0.186 179.6 6.689 13
0,226
0.175 0.172 76.27 24.61
4
0.192 0.187 72.82 9.739 14
0.175 0.173 71.70 30.85
5
0,426
0.192 0.185 92.51 7.580 15
0,226
0.380 0.376 67.87 36.54
6
0.192 0.186 77.95 10.50 16
0.380 0.376 64.06 39.46
7
0,213
0.383 0.373 75.35 14.35 17
0,226
0.193 0.188 146.4 45.68
8
0.382 0.375 70.19 20.17 18
0.191 0.189 101.3 50.99
9
0,426
1.937 1.925 217.2 129.6 19
0,213
0.177 0.170 131.6 21.57
10
1.934 1.922 204.1 121.1 20
0.178 0.170 296.1 19.81
2.7.
Рассчитайте и постройте (не менее чем по 5 точкам) зависимости
тока I и чувствительности S плоскостного ёмкостного преобразователя пере-
мещения от величины воздушного зазора
δ в диапазоне 0,2…2 мм. Оцените
влияние на ток I преобразователя частоты питающего напряжения f (для чёт-
ных вариантов U=220 В, а для нечётных U=127 В). Площадь пластин ёмкост-
ного преобразователя равна F, а диэлектрическая постоянная воздуха
ε
0
=8,85
⋅10
–12
Ф/м.
Схема включения преобразователя показана на рис. 2.1, где 1 – непод-
вижная пластина преобразователя; 2 – подвижная пластина, перемещение ко-
торой X изменяет величину зазора
δ.
Данные для расчёта приведены в табл. 2.15.
Рис. 2.1. Схема ёмкостного преобразователя
перемещения
45
Таблица 2.15
N
F,
см
2
f,
кГц
N
F,
см
2
f,
кГц
N
F,
см
2
f,
кГц
N
F,
см
2
f,
кГц
1 250
50
6 200
150
11 150
250
16 100
350
2 240
7 190
12 140
17 90
3 230
100
8 180
200
13 130
300
18 80
400
4 220
9 170
14 120
19 70
5 210
10 160
15 110
20 60
Ток, протекающий через преобразователь I=2
π
fUC. Так как ёмкость
плоского конденсатора
C=
ε
0
F
δ
–1
,
то
I=2
π
fU
ε
0
F
δ
–1
,
а чувствительность преобразователя
S=–
ε
0
F
δ
–2
.
Задаваясь несколькими значениями
δ
в диапазоне 0,2…2 мм, находим
соответствующие значения I и S и строим графики функций I=f(
δ
) и S=f(
δ
).
В табл. 2.16 для каждого варианта задачи приведены значения I и S,
но только при одном зазоре, равном 1 мм.
Таблица 2.16
N I,
мА –S, пФ/мм N I,
мА –S, пФ/мм
1
8,83 221 11 26,5 133
2
14,7 212 12 42,8 124
3
16,2 204 13 27,5 115
4
26,9 195 14 44,0 106
5 14,8
186 15 23,3 97,4