Измерение температуры с помощью термометра сопротивления и логометра

Измерение температуры с помощью  термометра

сопротивления и логометра.

  

Логометр- измерительный прибор, вращающий момент которого зависит от отношения двух токов, протекающих по двум подвижным катушкам. Логометры бывают различных типов. Очень широко распространен Л-64. Он позволяет измерять температуру в производственных и технологических процессах. Измерение проводятся по трехпроводной схеме, обеспечивающей высокую точность измерения. Сама конструкция и внутреннее устройство логометра Л-64 простое и весьма надежное. Данное качество прибора обеспечивает его работоспособность в течении десятков лет. На территории бывшего Советского Союза логометры до сих пор применяются на производстве. Источником питания служит сетевой внешний блок питания СВ-4. Он обеспечивает на выходе постоянное напряжение 4 вольта. Это напряжение используется для питания измерительного моста прибора.

   Логометр  предназначен для измерения температуры  в комплекте с термопреобразователями  сопротивления при температуре  окружающего воздуха от 5 до 50 градусов  Цельсия и относительной влажности  до 80% при температуре 25 градусов  Цельсия.

  

   Технические данные:

Сопротивление внешней соединительной линии равно 15Ом.

Основная  погрешность логометра на всех отметках шкалы не превышает +;-; 1,5%  от диапазона  измерений”.

Вариация  показаний логометра не превышает  абсолютного значения допускаемой  основной погрешности.

Номинальное напряжения питания логометра 4В постоянного тока.

При отклонении питания или при разрыве цепи питания указатель логометра  выводится за начальную отметку  шкалы (влево).

Электрическое сопротивление изоляции измерительной  цепи логометра относительно корпуса  при нормальных условиях температуры  и влажности не менее 100 Мом.

Изоляция  между измерительной цепью и  корпусом логометра выдерживает  испытательное напряжение 0,5кВ.

 

    Устройство и работа логометра:

На рис.1 показана принципиальная электрическая схема  логометра в комплексе с термопреобразователем  сопротивления.

   Логометр  представляет собой прибор магнитоэлектрической системы, измеряющей отношение токов в двух электрических цепях. Логометр состоит из двух рамок и стрелки, жестко механически связанных друг с другом, поворачивающихся в поле постоянного магнита в зазорах А к В переменной ширины неподвижного цилиндрического сердечника С.

   Последовательно  с одной из рамок включен  термопреобразователь сопротивления,  при изменении сопротивления  которого изменяется соотношение  токов в рамках и происходит  поворот подвижной части в  магнитном поле под действием  магнитоэлектрических моментов. Так  как воздушный зазор между  полюсами магнита и сердечником  имеет переменную ширину, то рамка  с большим магнитоэлектрическим  моментом попадет при повороте в более слабое магнитное поле, а вторая рамка- в более сильное.

   Магнитоэлектрические  моменты выравниваются, и перемещение  стрелки прекращается.

   Резисторы  измерительной схемы R1-R4, R6 и Rк выполнены из манганиновой проволоки. Резистор R5 выполнен из медной проволоки и служит для компенсации изменения сопротивления внешних проводов при изменении температуры окружающей среды. Резистор Rк работает при проверке контрольной точки логометра. Резисторы R1 и R4 служат для установки нуля и диапазона измерения прибора. Подключение термопреобразователя сопротивления осуществляется по двухпроводной или трехпроводной схеме.

   Сопротивление  соединительных линий должно  быть доведено до требуемого  значения ( 2, 5; 5 или 15  6м)  при  помощи подстроечных ( уравнительных  ) сопротивлений катушек Rу1 и  Rу2.

   Наибольшее  распространение в настоящее  время имеют логометры типов 

Л-64,  Л-64И (искробезопасного исполнения), Ш69000, ЛР-64-02 и Ш69006 

(показывающий  и регулирующий).

 

 

 

 

Рис.1.Схема электрическая принципиальная логометра в комплекте с термопреобразователем сопротивления.

1-логометр; 2-колодка логометра; 3-термопреобразователь  сопротивления; R1 и R4- катушки манганиновые подгоночные; R2

 

   Термометр сопротивления- датчик для измерения температуры, сопротивление чувствительного элемента которого зависит от температуры. Может быть выполнен из металлического или полупроводникового материала.

 

  Металлический термометр сопротивления:

 

Представляет  собой резистор, выполненный из металлической  проволоки или пленки и имеющий  известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространенный тип термометров  сопротивления платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ Р 8.625-2006 (Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 градус Цельсия (класс АА при 0 градусов Цельсия). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку пленки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 градусов Цельсия (класс С), для пленочных 600 градусов Цельсия (класс С).

   Для  термометров повышенной точности  выполняется градуировка в ряде  температурных точек и определяются  индивидуальные коэффициенты вышеприведенной  зависимости.

   Существуют полупроводниковые термометры сопротивления- при увеличении температуры, сопротивление этих датчиков уменьшается. Применяются обычно на транспорте. Для подключения используют обычно   2-х проводную схему подключения.

   Существует 3 схемы включения датчика в  измерительную цепь:

 

• 2-х проводной схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление выводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.

 

• 3-х проводная обеспечивает значительно более точные измерения, за счет того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление проводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления.

 

 

• 4-х проводная- наиболее точная схема, обеспечивает полное исключения влияния подводящих проводов. Недостаток - увеличение объема используемого материала, стоимости и габаритов сборки.

 

В промышленности наиболее распространенно является трехпроводная схема. Для точных, эталонов измерений используется только четырехпроводная схема.

 

Преимущества термометров  сопротивления

 

• Высокая точность измерений (обычно лучше +;-; 1 градус цельсия), может доходить до 0,01 градусов Цельсия.
• Возможность исключения влияния измерения сопротивление линий связи на результат измерения при использований 3 или 4 проводной схемы измерений.
• Практически линейная характеристика.

 

                    

Недостатки термометров  сопротивления

• Малый диапазон измерений (по сопротивлению с термопарами).
• Не могут измерять высокую температуру (по сравнению с термопарами).