книги / Теплотехнические измерения и приборы

будет отрабатываться в следующем цикле печати. Записывающее устройство этого типа состоит из печатающего барабана с нанесен­ ными на его поверхности точками с цифрами, и обоймы со смазываю­ щими секторами, закрепленными на каретке.

Внешний вид потенциометра КСП4 показан на рис. 4-22-6. Стальной корпус прибора защищает все элементы его от внешних механических воздействий и от воздействия внешних магнитных полей. На задней стенке корпуса снаружи укреплены колодки

Рис. 4-22-5. Принципиальная схема автоматического потенциометра типа КСП4.

внешних соединений и зажим «земля». Вблизи зажимов колодок устанавливают резистор Ru.

, Автоматические показывающие и самопишущие потенциометры типа КСП2 выпускаются как одноточечные, так и многоточечные — на 3; 6 и 12 точек измерения. Длина шкалы и ширина диаграммной ленты у этих приборов 160 мм. Скорость продвижения диаграммной ленты от 20 до 720 мм/ч (I ряд) или от 600 до 3600 мм/ч (II ряд). Пределы допускаемой основной погрешности показаний приборов КСП2 ±0,5% , а записи ±1% нормирующего значения измеряемой величины. Они выпускаются в зависимости от модификации прибора с временем прохождения указателем всей шкалы 2,5 или 10 с.

Принципиальная схема автоматического потенциометра типа КСП2 аналогична схеме, показанной на рис. 4-22-5. Измерительная

дится непрерывно с помощью пера, а в многоточечных приборах осуществляется циклично, так же как и в приборах КСП4.

Внешний вид автоматического потенциометра типа КСП2 пока­ зан на рис. 4-22-7.

Автоматические миниатюрные потенциометры типа КСП1 являют­ ся одноточечными показывающими и самопишущими приборами класса точности 1. Длина шкалы и ширина диаграммной ленты у этих приборов 100 мм. Пределы допускаемой основной погрешности показаний и записи ± 1 % нормирующего значения измеряемой вели­ чины. В зависимости от модификации приборов КСП1 они выпус­ каются с временем прохождения указателем всей шкалы 2,5 и 10 с.

Измерительная схема приборов КСП1 выполнена аналогично рассмотренным выше. В этих приборах используется полупровод­ никовый усилитель УПД и реверсивный двигатель типа ДКИР-04 или РД-09П2. Перемещение диаграммной ленты осуществляется синхронным электродвигателем ДСМ-0,2.

Реохорд в приборах КСП1 выполнен в виде отдельного модуля на круглом пластмассовом основании.

Запись на диаграммной ленте в потенциометрах КСП1 осуще­ ствляется непрерывно с помощью пера чернилами.

4-23. Автоматические безреохордные потенциометры

Наряду с рассмотренными выше автоматическими потенциомет­ рами, использующими компенсационную измерительную схему с реохордом, выпускаются автоматические безреохордные потен­ циометры. Работа этих приборов основана на компенсационном прин­ ципе измерения э. д. с. или напряжения постоянного тока, осущест­ вляемого автоматически с помощью следящей системы действующей непрерывно. Компенсирующее напряжение, зависящее от угла пово­ рота выходного вала исполнительного механизма следящей системы, вырабатывается бесконтактным устройством.

Упрощенная схема автоматического безреохордного одноточеч­ ного потенциометра, выпускаемого харьковским заводом КИП [17], представлена на рис. 4-23-1. Автоматический безреохордный потенциометр содержит ВУ — входное устройство усилителя, ана­ логичное рассмотренным выше; РД — реверсивный двигатель; ПС— преобразователь со струнным вибратором, выдающий частотный выходной сигнал /вых; ПЧН — преобразователь частотного сигнала faux в компенсирующее напряжение постоянного тока UK„.

При равенстве компенсирующего напряжения UK„, поступаю­ щего с ПЧН, и измеряемой термо-э. д. с. термометра Е (t, tQ) с до­ пускаемым отклонением, определяемым порогом чувствительности прибора, исполнительный механизм следящей системы потенцио­ метра находится в покое. Если измеряемая термо-э. д. с. Е (t, t0) не равна компенсирующему напряжению UK„, то сигнал разбаланса AU — Е (t, t0) — UK, н подается на входное устройство ВУ усили­ теля, где преобразуется в напряжение переменного тока и усили-

1S6

вается усилителем до значения, достаточного для приведения в дей­ ствие реверсивного двигателя. Вал реверсивного двигателя, кинема­ тически связанный с указателем, пером и входной осью преобразо­ вателя ПС, поворачивает последнюю и одновременно перемещает указатель и перо. Частотный выходной сигнал /вы, преобразователя ПС, однозначно определяемый углом поворота входной его оси, а следовательно, и положением вала реверсивного двигателя, посту­ пает на вход ПЧН, где преобразовывается в напряжение постоянного тока t/K,

Вал реверсивного двигателя поворачивает входную ось преобра­ зователя ПС и перемещает указатель с пером до тех пор, пока ком­

пенсирующее напряжение £/к. „ не будет равно измеряемой термо- э. д. с, Е (t, t0).

Рис. 4-23-1. Упрощенная схема автоматического безреохордового одноточечного потенциометра типа ЭПС.

Компенсирующее напряжение UK_„ равно разности падений напряжения Ui и 1/2 на резисторах Rlt R2 и Ra соответственно. Резисторы Ri и i?2 выполнены из манганиновой проволоки, а резис­ тор RM— из медной. Ток 1г, протекающий через резистор Ri пре­ образователя ПЧН, а следовательно, и падение напряжения (7Х пропорциональны частотному выходному сигналу /пых преобразо­ вателя ПС. Измерительная схема питается, так же как и частотомер ПЧН, от стабилизированного источника питания, поэтому ток /2, а следовательно, и падение напряжения U* на резисторах R* и /?„ будут определяться значением медного сопротивления Ru, которое изменяется с изменением температуры окружающего воздуха. Это обеспечивает автоматическое введение поправки на изменение термо-э. д. с. термометра, вызываемое изменением температуры его свободных концов. Для обеспечения равенства температур свобод­ ных концов термометра и резистора RKего устанавливают рядом с зажимами, к которым подключают термоэлектродные провода, идущие от термометра.

Подбором резисторов Ri и R2 можно получить любую выходную характеристику ПЧН, соответствующую заданной градуировке потенциометра для работы в комплекте с термометрами ТХК, ТХА или ТПП. Одновременно подбирается необходимое значение сопротивления резистора Ru. При применении потенциометра для

измерения других величин, изменение значения которых может быть преобразовано в напряжение постоянного тока, резистор Ra не ста­ вят.

Автоматические безреохордные потенциометры выпускаются в виде миниатюрных показывающих приборов типа ЭПП и одноточеч­ ных показывающих и самопишущих с ленточной диаграммой (ши­ рина поля записи 100 мм) типа ЭПС.

Потенциометры типа ЭПП и ЭПС имеют класс точности 0,5. Пределы допускаемой основной погрешности записи приборов ЭПС

± 1 % нормирующего значения измеряемой величины. Приборы ука­ занных типов выпускаются с временем прохождения указателем всей шкалы 2,5; 6 или 16 с. Скорость продвижения диаграммной

ленты потенциометров ЭПС от 10 до	120 мм/ч.	Безреохордные
потенциометры могут применяться с	внешним	сопротивлением
до 1000 Ом.

Потенциометры могут быть снабжены следующими дополнитель­ ными устройствами: одним или двумя передающими преобразова­ телями типов ПФ, ПС или ПП (гл.8 ); сигнализирующим (регулирую­ щим) четырехконтактным устройством, позволяющим осуществлять предварительную и аварийную сигнализацию, двухпозиционное ре­ гулирование и другие операции.

Автоматические безреохордные потенциометры применяются в металлургической промышленности. На ТЭС и АЭС они распро­ странения не получили.

Г Л А В А П Я Т А Я

ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ К НИМ

5-1. Общие сведения

Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от —260 до 750°С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000°С.

Действие термометров сопротивления основано на свойстве веще­ ства изменять свое электрическое сопротивление с изменением тем­ пературы. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре сре­ ды, в которой он находится. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента у большинства термометров сопро­ тивления составляет несколько сантиметров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде термометром сопротивления измеряют некоторую среднюю температуру тех слоев среды, в кото­ рых находится его чувствительный элемент.

Раньше считали, что наиболее подходящим материалом для изго­ товления термометров сопротивления являются только чистые

металлы. Однако исследования последнего времени показали, что ряд полупроводников так же могут быть использованы в качестве материала для изготовления термометров сопротивления.

Известно, что подавляющее большинство металлов имеет поло­ жительный температурный коэффициент электрического сопротив­ ления, достигающий 0,4—0,6% С-1 для чистых металлов. Это свя­ зывается с тем, что число носителей тока — электронов проводи­ мости — в металлах очень велико и не зависит от температуры. Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неод­ нородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. В полупроводниках наблюдается иная картина — число электронов проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоненциальному закону) уменьшается при их нагревании. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов,

Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Эту обмотку принято называть чувствительным элемен­ том термометра сопротивления. В целях предохранения от возмож­ ных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заклю­ чают в специальную защитную гильзу.

К числу достоинств металлических термометров сопротивления следует отнести: высокую степень точности измерения температуры; возможность выпуска измерительных приборов к ним с стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интер­ вал в пределах допустимых температур применения термометра сопротивления; возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору; возможность использования их с информационно-вычис­ лительными машинами.

Полупроводниковые термометры сопротивления, как показывает практика их применения, могут быть использованы для измерения температуры от 1,3 до 400 К. В практике технологического контроля они по сравнению с металлическими находят меньшее применение, так как требуют индивидуальной градуировки. Для точных измере­ ний сопротивления термометров в лабораторных условиях приме­ няют потенциометры и мосты. Тип и класс точности указанных средств измерения выбирают в зависимости от требований к точности измерения сопротивления термометра, а вместе с тем и температуры.

При измерении температуры в промышленных условиях термо­ метры сопротивления применяют в комплекте с логометрами, авто­

матическими уравновешенными мостами и автоматическими компен­ сационными приборами. При этом необходимо иметь в виду, что эти приборы снабжают шкалой, отградуированной в градусах Цельсия, которая действительна только для определенной градуировки тер­ мометра сопротивления и заданного значения сопротивления про­ водов, соединяющих термометр с измерительным прибором.

5-2. Основные сведения о термометрах сопротивления и металлах, применяемых для их изготовления

Металлы, предназначенные для изготовления чувствительных элементов (ЧЭ) термометров сопротивления, должны отвечать ряду требований. Они должны не окисляться и обладать высокой воспро­ изводимостью значений электрического сопротивления в интервале рабочих температур. Выбранный металл в диапазоне применяемых температур должен иметь монотонную зависимость сопротивления от температуры R = f (i) и достаточно высокое значение темпера­ турного коэффициента сопротивления а. Этот коэффициент в общем виде может быть выражен равенством:

	_dR	(5-2-1)
	R d t '

Температурный коэффициент электрического сопротивления при­ нято определять от 0 до 100°С. Для этого случая выражение (5-2-1)

принимает вид:
«ош = ^ Г 2,	(5-2-2)

где R0 и R100— сопротивления образца данного металла, измерен­ ные соответственно при 0 и 100°С.

Известно, что сплавы обладают меньшим значением температур­ ного коэффициента сопротивления. Кроме того, воспроизводимость свойств сплавов далеко недостаточна по сравнению с чистыми метал­ лами. Исследования показывают, что чем чище металл (при отсут­ ствии в нем механических напряжений), тем лучше у него воспроиз­ водимость термометрических свойств и больше значения отноше­ ния R100/R0и а. Поэтому чистые металлы, предназначенные для изготовлёния взаимозаменяемых ЧЭ термометров сопротивления, должны иметь нормированную и при этом высокую чистоту. Следует указать, что значение RW0/R0, так же как и ос, являются общепринятыми показателями степени чистоты данного металла и наличия в нем механических напряжений. Для снятия механических напряжений в данном металле применяют определенные режимы отжига. При этом значение отношения R m /Ro, а следовательно, и температур­ ного коэффициента сопротивления образца возрастают до их пре­ дельного значения для данного металла.

Приведенным выше основным требованиям к металлам для изго­ товления ЧЭ термометров сопротивления в широком интервале тем­