Приборы для измерения электрических величин

Для измерения электрических сигналов в виде активного сопротивления применяют автоматические мосты, логометры и цифровые приборы. Для измерения электрических сигналов в виде ЭДС применяют автоматические потенциометры, милливольтметры и цифровые приборы.

Принципиальная схема уравновешенного моста:

 

 

Рис. 2.2. Принципиальная электрическая схема уравновешенного моста.R_пр – сопротивление соединительной линии (проводов).

 

При двухпроводной схеме подключения сопротивление соединительной линии включается в то плечо, в которое включен термопреобразователь сопротивления, т.е. в плечо сd.

Таким образом измеряемое сопротивление R_t будет определяться не только положением движка реохорда R_р, но и сопротивлением соединительных проводов R_пр. При колебаниях окружающей среды будет меняться сопротивление проводов R_пр, которое может достигать значительной величины, тем самым внося существенную погрешность в изменение температуры.

Чтобы сопротивление линии связи при изменении температуры окружающей среды не вносило столь существенную погрешность применяют трехпроводную линию связи (или схему подключения).

 

 

Рис. 2.3. Принципиальная электрическая схема трехпроводного включения термопреобразователей сопротивления в цепь моста.

 

 

При трехпроводной схеме подключения один провод включается в плечо dc термопреобразователя сопротивления, а второй провод в плечо вc реохорда. Поэтому изменение сопротивления линии связи вызывает одинаковое приращение сопротивления в смежных плечах моста (cd и cb) и сопротивление соединительных проводов не влияет на результат измерений.

 

Принципиальная (упрощенная) электрическая схема потенциометра для измерения термо ЭДС

Для измерения термо ЭДМ, развиваемой термопарой, в термоэлектрических термометрах используются кроме магнитоэлектрических милливольтметров потенциометры.

В принципиальной упрощенной схеме потенциометра для измерения термоЭДС (рис. 4.1) ток от вспомогательного источника контрольного напряжения Е проходит по цепи, в которую между точками В и С включено переменное сопротивление R_р (реохорд). Реохорд представляет собой калиброванную проволоку длиной L. Разность потенциалов между точкой В и любой промежуточной точкой Д, где находится скользящий контакт – движок реохорда, будет пропорционально сопротивлению R_вд.

Последовательно с ТПТ при помощи переключателя НП – нуль-прибор, который является индикатором наличия тока в цепи. Термоэлектрический преобразователь подключается таким образом, что его ток на участке R_вд идет в том же направлении, что и от вспомогательного источника тока. Для измерения термоЭДС движок реохорда перемещается до тех пор, пока стрелка нуль-прибора не перестанет отклоняться от нуля. Очевидно, в этот момент падение напряжения на сопротивлении R_вд будет равно измеряемой термоЭДС. Для этого момента справедливо равенство

Е(tt₀)-IR_вд=0, (4.1)

где IR – падение напряжения от источника Е на участке сопротивления R_вд, В.

Так как сила тока на участке цепи равна силе тока во всей цепи, можно записать:

U_вд/R_вд=Е/R_вс (4.2)

Учитывая, что в момент компенсации U_вд=Е(tt₀), получаем

Е(tt₀)=U_вд=ЕR_вд/R_вс. (4.3)

Поскольку реохорд является калиброванным сопротивлением, т.е. каждый его участок одинаковой длины имеет одинаковое сопротивление, можно записать:

Е(tt₀)=Еl/L (4.4)

Таким образом, термоЭДС Е(tt₀) определяется величиной падения напряжения на участке сопротивления реохорда R_вс и не зависит от других сопротивлений. Реохорд R_вд может быть снабжен шкалой; отградуированной в милливольтметрах или градусах температурной шкалы.

Рис. 2.5. Принципиальная схема потенциометра для измерения термоЭДС.