Вимірювання температури контактним методом

Вимірювання температури контактними методами засновано на використанні термометрів розширення і вимірювальних установок, які складаються з первинних вимірювальних перетворювачів та вторинних електровимірювальних приладів. Залежно від конструкції і системи відчиту термометри розширення поділяються на: термометри скляні, рідинні і манометричні термометри. Принцип дії термометрів розширення ґрунтується на залежності об’єму заповнювача чутливого елемента термометра від температури. Покази скляних рідинних термометрів відчитуються по шкалі за величиною стовпчика робочої рідини в капілярній трубці термометра.

Дія манометричних термометрів міститься у перетворенні, зміні об’єму заповнювача як функції температури у зміну паралельного тиску, що врівноважується силою пружної деформації, пружного елемента покажчика вимірюваної температури.

Як первині вимірювальні перетворювачі температури використовуються термоелектричні перетворювачі (ТП) – термопари і термоперетворювачі електричного опору (ТО) – дротяні терморезистори на та напівпровідникові темоперетворювачі опору (термістори).

Принцип дії термопари ґрунтується на використанні термоелектричного ефекту, сутність якого міститься у виникненні термоелектрорушійної сили (термо ЕРС) в колі, що складається з двох різнорідних провідників або напівпровідників – термоелектродів, якщо температура місця з’єднання електродів (так званого гарячого або робочого спаю) і температура вільних (холодних) кінців неоднакова.

Найбільш поширеними термопарами є хромель-алюмелієві (испр.!!!)(-50...+1000 С), хромель-копелеві (-50...+600 С).

Принцип дії термоперетворювачів опору ґрунтується на використанні властивості провідників чи напівпровідників змінювати свій електричний опір при змінюванні температури. Відповідно до Держстандарту дротяні терморезистори випускаються 2 типів: платинові (ТОП) і мідні (ТОМ).

Температурні інтервали для ТОП (-100...+1300 С), ТОМ (-100...+180 С).

Кількість типів термісторів досягає ста. Температурний діапазон для термісторів (-200...+300 С).

Вихідними інформативними параметрами термоелектричних і терморезісторних перетворювачів є напруга і опір відповідно. Тому в парі з ТП і ТО як вторинні вимірювальні прилади використовуються прилади для вимірювання цих електричних величин. При цьому як правило вторинні прилади проградуйовані з врахуванням функції перетворювання вимірювального перетворювача в одиницях температури.

В парі з термопарами використовуються мілівольтметри або автоматичні показуючі чи реєструючі потенціометри постійного струму.

В парі з терморезисторними перетворювачами використовуються автоматичні вимірювані мости і потенціометри (компенсатори).

Схема автоматичного потенціометра постійного струму для вимірювання термо ЕРС має такий вигляд

В цій схемі різниця потенціалів між вершинами моста А і Б дорівнює нулю при виконанні умови

.

Очевидно, що в такому разі реверсивний двигун РД буде переміщувати повзун реохорда RP до тих пір, поки ця умова не буде виконана. При цьому положення повзуна реохорда при U_ВИХ=0, тобто при зупинці РД двигуна буде вказувати по значенню вимірюваного опору R(t), а отже і на значення вимірюваної температури.

Шунт RШ призначений для забезпечення узгодження опору терморезистора з параметрами моста.

Певною специфікою використання терморезисторного ефекту має вимірювання температури ряду енергетичних об’єктів (обмоток трансформаторів, електричних машин, кабелів і т.п.). Застосування окремих термоперетворювачів тут може бути неефективним у зв’язку з тим, що через інертність цих об’єктів може мати місце відставання температури терморезисторів від температури об’єкта. Ефективним в цьому випадків є вимірювання температури за опором безпосередньо самої мідної обмотки електричної машини, трансформатора або іншого електричного апарату.

Працює схема таким чином: по обмотці досліджуваного об’єкта додатково до робочого змінного струму пропускають незначний постійний струм від джерела постійного струму ДПС. Вимірювання опору обмотки за постійним струмом здійснюється через вимірювання постійного струму і падіння напруги від цього струму на відповідних обмотках (метод амперметра-вольтметра). Фільтри Ф призначені для розв’язки кіл постійного (вимірювального) і перемінного (робочого) струмів.

Схема вимірювання має такий вигляд