Краткие теоретические сведения

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМЫ

ИЗМЕРЕНИя температуры

С помощью термометра

Сопротивления

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Основы метрологии»

для студентов направления подготовки 050201

«Системная инженерия»

дневной и заочной форм обучения

Севастополь

УДК 621.317

Исследование схемы измерения температуры с помощью термометра сопротивления:Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Основы метрологии» для студентов направления подготовки 050201 «Системная инженерия» дневной и заочной форм обучения / Разраб. С.П. Быков, В.В. Чмут В.В. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2013.- 14 с.

Целью методических указаний является обеспечение наглядного изучения принципов измерения температуры с помощью термометров сопротивления, градуировки термометров, оценки тепловой инерции, измерительных схем включения термометров сопротивления, методов обработки полученных экспериментальных результатов; приобретение студентами практических навыков работы с аналоговыми и цифровыми измерительными приборами.

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 050201 «Системная инженерия» дневной и заочной форм обучения.

Методические указания рассмотрены на заседании кафедры технической кибернетики, протокол № 5 от 21.02.2013 г.

Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний

Рецензент

Кудрявченко И.В., к.т.н., доцент кафедры ИС

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель работы 4

2. Краткие теоретические сведения 5

3. Описание лабораторной установки 7

4. Порядок выполнения экспериментальных исследований 9

5. Порядок выполнения теоретических расчетов 11

6. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы 12

7. Контрольные вопросы 13

Библиографический список 14

Цель работы

Целью выполнения лабораторных работ является углубление и закрепление полученных теоретических знаний по измерению неэлектрических величин, приобретение навыков градуировки термометра сопротивлений (ТС) путем использования градуировочной характеристики, оценки погрешности измерения температуры с помощью ТС, оценки тепловой инерции ТС; освоение методов выбора схемы включения ТС с учетом температуры среды.

В ходе выполнения лабораторной работы необходимо проверить и экспериментально подтвердить зависимость сопротивления термометра от температуры, произвести градуировку термометра сопротивлений, измерить его постоянную времени.

Краткие теоретические сведения

Приборы, использующие термосопротивление для измерения температуры, называются термометрами сопротивления (ТС). В соответствии с ГОСТ-6651-78 ТС бывают двух основных разновидностей: с платиновым (ТСП) и медным (ТСМ) чувствительными элементами (датчиками температуры). ТС предназначены для измерения температуры в диапазоне от -260 до +1100 °С.

Сопротивление ТСП в диапазоне температур от 0 до 650 °С можно определить по формуле:

(1)

где R, R_o - сопротивления преобразователя при и 0 °С;

А = 3,9702·10^-3 К^-1, В = -5,8893·10^-7 К^-2-температурные коэффициенты.

Температурная зависимость сопротивления ТСМ в диапазоне температур от - 60 до +180 °С линейная:

, (2)

где a = 4,26·10 ^-3 К^-1 -температурный коэффициент сопротивления меди.

Градуировочные характеристики ТСП и ТСМ различных типов приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Градуировочные характеристики ТСП и ТСМ

Тип градуировки	Зависимость сопротивления термометра (Ом) от температуры (°С)
100П		103,9	107,9	111,9	115,8	119,7	123,6	127,5	131,4	135,3	139,1
100М		104,3	108,6	112,8	117,1	121,4	125,7	130,0	134,2	138,5	142,8
гр23		55,3	57,5	59,8	62,0	64,3	66,6	68,8	71,1	73,3	75,6
гр21		47,8	49,6	51,5	53,3	55,1	56,9	58,7	60,4	62,2	64,0

Погрешности, возникающие при измерении температуры термометрами сопротивления, вызываются нестабильностью во времени начального сопротивления термометра и его температурного коэффициента сопротивления (ТКС), изменением сопротивления линии, соединяющей датчик с измерительным прибором, перегревом термометра измерительным током.

Сопротивление термометров в промышленных условиях измеряется мостами либо логометрами. Наибольшее распространение получили уравновешенные мосты с ТС, которые подключаются с помощью двух- или трехпроводной линии. Для измерения температуры в узком интервале температур удобнее использовать неуравновешенный мост, так как здесь устранен основной недостаток уравновешенных мостовых схем необходимость выполнения ручных манипуляций, связанных с уравновешиванием моста.

Наиболее существенной погрешностью ТС является погрешность, обусловленная изменением сопротивления проводников, соединяющих чувствительный элемент (датчик температуры) с прибором. Изменение сопротивления проводников может происходить, во-первых, при колебаниях температуры окружающей среды и, во-вторых, при изменении длины проводников, соединяющих датчик с прибором (включение датчика ТС через короткую или длинную линию).

При измерении температуры с помощью ТС следует учитывать тепловую инерцию, вызывающую появление динамической погрешности, которая представляет собой разность текущего значения температуры ТС и температуры окружающей среды. Время установления показаний прибора с ТС пропорционально постоянной времени Т. величина которой рассчитывается по формуле:

, (3)

где t₁ и t₂ - моменты времени;

и - измеренные значения температуры ТС в моменты времени t₁ и t₂.