Удлиняющие термоэлектродные провода и термостатирование свободных концов ТЭП

Для исключения влияния температуры измеряемого объекта на свободные концы ТЭП их следует удалить из зоны с переменной температурой. Для этого целесообразно удлинять не сами термоэлектроды преобразователя, а, ограничиваясь разумной длиной преобразователя с точки зрения его монтажа и стоимости термоэлектродов, продлевать их с помощью специальных удлиняющих термоэлектродных проводов. Если термоэлектродные провода правильно выбраны и подключены к ТЭП, то места их подключения к измерительному прибору рассматривают как свободные концы.

Условия, которым должны отвечать термоэлектродные провода, определим из рассмотрения схемы рисунке 14.132.

Развиваемая в цепи термоЭДС

Если принять, что все спаи в цепи имеют одинаковую температуру, равную t₁,то

Вычитая это выражение из предыдущего и учитывая для соответствующих членов каждого выражения уравнение (14.56) получаем выражение (14.57) /8/

(14.56)

Пусть термоэлектродные провода F и D подобраны такими, что они в паре имеют термоэлектрическую характеристику, совпадающую с характеристикой используемого термоэлектрического преобразователя АВ в интервале температурот t₀ = 0 °С до t ~ 100 – 120 °С, т.е. справедливо равенство (14.57) /8/

(14.57)

Подставляя (14.57) в (14.56), получим (14.58) /8/

, (14.58)

Из выражения (14.58) следует, что включение в цепь ТЭП термоэлектродных проводов, подобранных в соответствии с (14.57), не создает в цепи паразитных термоЭДС, и потому не искажается результат измерения. В практике измерения температуры выбор термоэлектродных проводов для используемых ТЭП осуществляют по таблицам из источников металлургии. Свободные концы, удаленные от объекта измерения термоэлектродными проводами, подлежат термостатированию. Термостатирование свободных концов при t=0 °С осуществляется в лабораторных условиях. Это достигается путем погружения свободных концов преобразователя в пробирку с маслом, находящуюся в сосуде Дьюара с тающим льдом. Для поддержания свободных концов при температуре, отличной от 0 °С, используют специальные коробки, снабженные простым автоматическим биметаллическим терморегулятором. Обычно поддерживается температура (50 ± 0,5) °С.

В ряде случаев при измерении термоЭДС милливольтметром применяют компенсирующий мост (рисунок 14.133) для автоматического введения поправки на температуры свободных концов преобразователя. Компенсирующий мост представляет собой электрический неравновесный мост с постоянными манганиновыми резисторами R₁, R₂, R₃ и медным резистором R_M. Диагональ аb питания моста подключена к стабилизированному источнику питания ИПС через нагрузочное сопротивление R_H, предназначенное для изменения напряжения питания моста при переходе к преобразователям с различной градуировкой.

Рисунок 14.133 - Схема автоматической компенсации температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя

Измерительная диагональ cd моста включена в разрыв между удлиняющим термоэлектродным проводом F и соединительным проводом С. При температуре свободных концов t₀=0 °С мост находится в равновесии, т. е. напряжение в диагонали cd равно нулю. Если температура свободных концов, например, выросла и стала , то сопротивление резистора R_M, расположенного рядом с концами удлинительных проводов F и D, также вырастет, в результате чего в диагонали появится напряжение U_cd. Это возникшее напряжение компенсирует недостающую термоЭДС на значение поправки, т. е.

Таким образом, на входе измерительного прибора Погрешность выпускаемых в настоящее время компенсирующих мостов для ТЭП стандартных градуировок при изменении температуры t₀ в пределах 0 – 50 °С составляет ± 3 °С.