Файл: Электрические свойства и физические эффекты.docx

Лабораторная работа 2. Снятие кривой переходного процесса термопары

Тема «Электрические свойства и физические эффекты»

Цель работы:

1. 
   Провести поверку автоматического потенциометра.
   
2. 
   Провести расчет погрешности поверяемого прибора.
   
3. 
   Снять кривую разгона термопары.
   

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)

1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по получению доступа прилагается к заданию в курсе.

1.2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку Лабораторные работы, выберите папку Professional group, в ней запустите двойным щелчком программу Выполнить.

1.3. Одинарным щелчком выберите группу «Технические измерения и приборы».

1.4. Из развернувшегося перечня выберите одинарным щелчком лабораторную работу «Снятие кривой переходного процесса термопары».

1.5. По одинарному щелчку будут доступны файлы ВЛР Методические материалы и Виртуальная лаборатория (рис. 1).



Рис. 1. Файлы ВЛР

Для выхода из Методических материалов используется кнопка (стрелка «влево» на зеленом фоне в левом нижнем углу экрана). Для выхода из Виртуальной лаборатории – клавиша F10.

Используйте сочетание клавиш Ctrl + Alt, чтобы курсор мыши имел возможность свернуть или уменьшить размер окна виртуального стола. Тогда вы сможете и работать на своем компьютере за пределами виртуального рабочего стола, и возвращаться обратно (рис. 2).



Рис. 2. Личный рабочий стол и виртуальный

2. Материалы и оборудование

2.1. Активные клавиши

В этой лабораторной работе применяются следующие клавиши (рис. 3):

• 
  W, S, A, D – для перемещения в пространстве;
  
• 
  F2, Е – аналоги средней кнопки мыши-манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);
  
• 
  Ctrl – присесть;
  
• 
  F10 – выход из программы.
  

Рис. 3. Активные клавиши клавиатуры и мыши-манипулятора
Левая кнопка мыши (1) при нажатии и удерживании обрабатывает (поворачивает, переключает) тот или иной объект.

Средняя кнопка (2) при первом нажатии (без прокрутки) берет объект, при последующем – ставит (прикрепляет).

При нажатии правой кнопки мыши (3) появляется курсор-указатель (при повторном нажатии – исчезает).

3. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

3.1. Конструкция электронного автоматического моста и его измерительная схема

Электронные уравновешенные мосты переменного тока предназначены для измерения, записи и регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение которых может быть преобразовано в изменение активного сопротивления. Прибор состоит из следующих основных блоков: корпуса, каретки с пером, усилителя, панели внешних коммутаций лентопротяжного механизма, регулирующего устройства, измерительного механизма (рис. 5).

В лентопротяжном механизме установлен синхронный электродвигатель с редуктором. Нужную скорость продвижения диаграммной ленты получают, пользуясь инструкциями по эксплуатации.

Терморезисторы – нелинейные резисторы, изготовленные из полупро­водниковых материалов, имеющих большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). У большинства терморезисторов ТКС отрицательный (от –4,2 до –8,4 % / °С). Терморезисторы с положительным ТКС называют позисторами.

В зависимости от применяемого полупроводникового материала терморезисторы разделяют. Выделяются:

• 
  кобальто-марганцевые (КМТ): начальное сопротивление R_н – от 22 до 1000 кОм, ТКС – от –4.2 до –8.4, интервал рабочих температур – от –60 до +180 °С;
  
• 
  медно-марганцевые (ММТ): начальное сопротивление R_н – от 1 до 220 кОм, ТКС – от –2.4 до –5, интервал рабочих температур – от –10 до +500 °С;
  
• 
  титанобариевые с положительным температурным коэффициентом сопротивления (СТ5): начальное сопротивление R_н – от 0,02 до 0,14 кОм, ТКС равен 20, интервал рабочих температур – от –20 до +200 °С.
  

В основу работы электронных автоматических мостов КСМ2 положен нулевой метод измерения сопротивления.

Измерительная схема автоматического электронного равновесного моста КСМ2 представлена на рисунке 4.

К точкам подключен источник питания, напряжение переменного тока 6.3 В. Подключение термометра к прибору производится по трехпроводной схеме. В этом случае сопротивление проводов распределяется между двумя прилегающими плечами моста. Применение трехпроводной схемы для присоединения термометра снижает величину температур­ной погрешности, вызванной изменением сопротивления соединительных проводов R_л, вследствие изменения температуры окружающего воздуха.

При изменении температуры контролируемого объекта изменится сопротивление термометра R_t и нарушится равновесие измерительной схемы.



Рис. 4. Измерительная схема автоматического электронного равновесного моста
Измерительная схема уравновешенного моста состоит из резисторов, имеющих следующие назначения:

• 
  R_p – реохорд, калиброванное сопротивление;
  
• 
  R_ш – шунтирующее сопротивление для ограничения тока, протекающего через реохорд;
  
• 
  R_к – резистор для задания верхнего предела измерений;
  
• 
  R_н – резистор для задания начала шкалы;
  
• 
  R₁, R₂, R₃ – постоянные сопротивления;
  
• 
  R_б – сопротивления в диагонали питания для ограничения тока;
  
• 
  R_t – термометр сопротивления;
  
• 
  R_л – резисторы для подгонки сопротивления линии связи до 2,5 Ом.
  

В результате в измерительной диагонали моста появится напряжение разбаланса, которое доводится усилителем до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя. Ось двигателя при помощи шкива и троса связана с кареткой, на которой закреплен движок реохорда и указатель с пером записи.

Ротор реверсивного двигателя вращается до тех пор, пока существует сигнал, вызванный разбалансом схемы. Одновременно перемещается указатель прибора по шкале и движок по реохорду до наступления равновесия в измерительной схеме. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя на шкале определяет значение измеряемой величины, т. е. температуру контролируемого объекта в данный момент времени.
4. Порядок выполнения работы

На рисунке 5 представлен внешний вид установки для исследования термосопротивления, которая включает прибор КСП-2 (прибор регистрирующий (потенциометр автоматический)), термопару и печь для нагрева термопары.

Приборы КСП-2 – автоматические одноканальные и многоканальные регистрирующие устройства, предназначенные для измерения, регистрации и регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, изменение значений которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока. Их применяют для измерения постоянного напряжения и термоЭДС термопар.

4.1. Стартовое положение



Рис. 5. Внешний вид установки для исследования термосопротивления
4.2. Порядок действий (рекомендованный)

1. Установите температуру нагрева печи 80 градусов с помощью регулятора.

2. Включите прибор с помощью тумблера и дождитесь нагрева печи до указанной температуры.

3. Возьмите блокнот, нажав на него мышью.

4. Вставьте термометр в печь. В процессе нагрева термометра показания прибора будут меняться и автоматически фиксироваться в блокноте.

5. Результаты измерения занесите в отчет.
5. Отчет

1. Название работы, цель работы.

2. Электрическая схема потенциометра.

3. Статическая и динамическая (кривая разгона, передаточная функция) характеристика термопары.

4. Протокол поверки КСП-2.

ПРОТОКОЛ

Проверяемое значение измеряемой величины, Ризм, кгс/см2	Действительное значение входного сигнала		Погрешность поверяемого прибора в процентах нормирующего значения или в единицах измерения							Вариация, %
	При прямом ходе	При обратном ходе	Прямой ход			Обратный ход
			D	d	g		D	d	g

Предел допускаемой приведенной погрешности, %

Наибольшая погрешность показаний, %

Допускаемая вариация, %

Наибольшая вариация, %

Прибор годен, забракован (указать причину).

5. Сделать выводы по работе согласно цели и полученным результатам.
6. Ответить письменно на контрольные вопросы:

1. Принцип действия термоэлектрических термометров.

2. Материалы для термопар, требования к ним.

3. Типы стандартных термопар.

4. Градуировочные таблицы для термопар.

5. Способ компенсации измерения температур холодных спаев.

6. Электрическая схема автоматического потенциометра.

7. Поверка и градуировка прибора КСП.

8. Требования к образцовым контрольным приборам.

9. Реверсивные двигатели.

10. Изменение скорости движения диаграммы.

11. Статическая характеристика термопар.

12. Динамическая характеристика термопар.

13. Передаточная функция термопары.

14. Внутреннее устройство КСП-2 и КСП-3.