Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ПОВЕРКА ВТОРИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, РАБОТАЮЩИХ С ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Методические указания

к лабораторной работе

2012

Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ПОВЕРКА ВТОРИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, РАБОТАЮЩИХ С ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Методические указания

к лабораторной работе

Казань

Издательство КНИТУ

2012

Перухин, М.Ю.

Поверка вторичных измерительных приборов работающих с термопреобразователями сопротивления: метод. указания к лабораторной работе/ М.Ю. Перухин, В.П. Ившин – Казань : Изд-во Казан. национального исследовательского технол. ун-та, 2012 – 20 с.

Приведены методические указания к выполнению лабораторной работы.

Предназначено для студентов очной, заочной и очно-заочной форм обучения механических и технологических специальностей при изучении ими курса автоматизации технологических процессов.

Подготовлено на кафедре автоматизированных систем сбора и обработки информации Казанского национального исследовательского технологического университета.

Ил. 9. Библиогр.: 5 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета.

Рецензенты: зав. каф. АТПП КГЭУ д-р. техн. наук,

проф. К.Х. Гильфанов

канд. техн. наук, доц. каф. САУТП

КНИТУ В.В. Кузьмин

 М.Ю. Перухин, В.П. Ившин, 2012

Казанский национальный исследовательский

технологический университет, 2012

Лабораторная работа №5 поверка вторичных измерительных приборов работающих с термопреобразователями сопротивления

Цель работы: Изучить принцип действия и устройство вторичных измерительных приборов, работающих в комплекте с термопреобразователями сопротивления. Провести поверку вторичных приборов (А100Н, ТРМ12Pic).

Принцип действия термопреобразователя сопротивления основан на свойстве металлов и полупроводников изменять своё электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Величину, характеризующую изменение электросопротивления материалов в зависимости от температуры, называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и обозначают α. Если R_t – электрическое сопротивление при некоторой температуре t, а R₀ – электрическое сопротивление при 0˚С, то температурный коэффициент сопротивления можно определить по формуле:

, град^-1

Металлы имеют положительный ТКС (для большинства чистых металлов =0,004 – 0,006 град^-1) [1]. При увеличении температуры сопротивление термопреобразователя увеличивается.

Металл должен иметь свойства, незначительно отличающиеся от партии к партии, не должен окисляться и менять своих физических характеристик. Желательно, чтобы ТКС был значительным, а зависимость сопротивления от температуры близка к линейной. К материалам, отвечающим этим условиям, относятся следующие металлы: платина, медь, никель и железо. Наибольшее практическое применение нашли платина и медь [1].

Платиновую проволоку применяют в образцовых и технических термопреобразователях сопротивления. Диапазон температур, при которых работают платиновые термопреобразователи сопротивления, составляет –200 +850⁰С. К недостаткам платины относится отклонение температурной зависимости сопротивления от линейного закона.

Медь применяется в термопреобразователях сопротивления, измеряющих температуру от –180⁰С до +200⁰С и имеют высокий ТКС (0,0043 – 0,0027 град^-1). Производство меди высокой чистоты не представляет затруднения. Сопротивление меди линейно зависит от температуры. Материал легко окисляется при нагревании, что обусловливает невысокий верхний предел измерения [2]. Ниже приведена конструкция металлического термопреобразователя сопротивления (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция металлических термопреобразователей сопротивления: 1 – медная или платиновая проволока;

2 – каркас; 3 – алюминиевая гильза; 4 – металлический вкладыш; 5 – чехол; 6 – штуцер; 7 – изоляционная колодка.

В зависимости от назначения термопреобразователи сопротивления (ТС) бывают эталонные (платиновые), образцовые (платиновые) и рабочие. К рабочим термопреобразователям сопротивления (ТС) относятся лабораторные (преимущественно платиновые) и технические (платиновые и медные).

Промышленные термопреобразователи сопротивления в РФ выпускаются в соответствии с ГОСТ 6651-2009 трёх типов [2]: платиновые, медные и никелевые термометры сопротивления. Номинальное значение сопротивления при 0˚С, условное обозначение номинальной статической характеристики и диапазон измеряемых температур приведены в таблице 1 [2].

Чувствительный элемент ТС из чистых металлов изготавливается путём специальной безиндуктивной намотки тонкой проволоки на каркас из изоляционного материала. Для предохранения от повреждений проволоку вместе с каркасом помещают в защитную оболочку (гильзу). От чувствительного элемента идут выводы к зажимам головки термопреобразователя, к которым подводятся провода, присоединяющиеся затем к измерительному прибору [3].

Таблица 1

Тип ТС	Номинальное значение сопротивления при 0^0 С, ОМ	Условное обозначение номинальной статической характеристики (НСХ)	Диапазон измеряемых температур
Платиновый (ТСП)	1 10 50 100 500	1П 10П 50П 100П 500П	–200^0С +850^0С
Медный (ТСМ)	10 50 100	10М 50М 100М	–180^0С  +200^0С
Никелевые (ТСН)	100	100Н	–60^0С  +180^0С

Кроме металлов, для изготовления ТС применяются также полупроводниковые материалы: германий, окислы меди, марганца, кобальта, магния, титана и их смеси, такие ТС называются терморезисторами. Большинство полупроводниковых материалов обладают высоким отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и также очень большим удельным сопротивлением. При увеличении температуры, сопротивление полупроводниковых термопреобразователей уменьшается. Поэтому можно изготавливать малые по размерам чувствительные элементы термопреобразователей сопротивления, обладающих значительным коэффициентом преобразования, что позволяет измерять температуры в малом объёме, с малой инерционностью и не учитывать сопротивление соединительных линий [3].

В связи с тем, что технология получения терморезисторов не позволяет изготавливать их с идентичными характеристиками, все полупроводниковые термопреобразователи сопротивления имеют индивидуальные характеристики, следовательно, не являются взаимозаменяемыми, но благодаря высокой чувствительности применяются в системах сигнализации.

В качестве вторичных приборов для термопреобразователей сопротивления используют мосты (уравновешенные, неуравновешенные, логометры, а также приборы типа А100Н или ТРМ12Рic.