Порядок виконання лабораторного заняття

6.1. У викладача одержите МТ.

6.2. Визначте основні позначки, технічні та метрологічні характеристики МТ. Результати дослідження МТ внесіть в табл. 1.

Таблиця 6.1
Найменування основних позначок, технічних та метрологічних характеристик	Тип МТ

6.3. Одержите у викладача зразкові СРТ 3-го розряду.

6.4. Розташуйте зразкові СРТ в термостатах (при цьому урахуйте діапазон вимірювання для кожного СРТ)

6.5. Зробіть вимірювання температури за допомогою зразкових СРТ і МТ в нульовому термостаті, ультратермостаті, паровому термостаті. Для контролю правильності дій, що Ви виконуєте, запросіть викладача. Результати вимірювань впишіть до табл. 2. (наведена в додатку).

6.6. Ознайомте викладача з результатами вимірювань.

6.7. Всі термометри - СРТ, МТ поверніть викладачеві.

7 Оформлення результатів вимірювань

 

7.1. Розрахуйте основну похибку вимірювання МТ. Результати обчислень запишіть до табл. 7.2.

7.2. Визначте границі допустимих значень основної похибки вимірювання МТ в °С. Результати обчислень запишіть до табл. 2.

7.3. Проаналізуйте результати обчислень і зробіть висновок про відповідність абсолютної похибки вимірювання температури МТ границі допустимих значень основної похибки.

7.4. В звіті запишіть: мету заняття; наведіть перелік приладів і обладнання, що використовувалися для дослідження МТ; таблиці 1, 2; розрахункові формули і виконані розрахунки; висновки.

Таблиця 7.1
Покази МТ, t 1°С	Покази СРТ, t2 °С	Абсолютна похибка вимірювань МТ, ∆t1 °С	Варіа- ція	Границя допустимих значень основної похибки вимірювань МТ, °С.
пр. хід	Зв. хід	Пр хід	зв хід	Пр хід	зв хід

 

Основну похибку показів визначають за формулами:

Прямий хід ∆t₁=t₂ - t₁ (7.1)

∆t_{1 =}

Зворотній хід ∆t₂=t ₂- t₁ (7.2)

 

Варіацію показників визначають за формулою:

В= (t₁ – t₂) (7.4)

В=

На підставі виконаних вимірювань зробити висновок про проведені вимірювання і дати аналіз методу вимірювання температури за допомогою термометрів опору

Висновок

 

Оцінка________

 

Підпис викладача_____________

 

 

Лабораторне заняття №3

«Вимірювання температури термоелектричними термометрами»

 

1. Тема: Вимірювання температури термоелектричними термометрами

 

2. Мета роботи:

2.1. Вивчити кострукію і принцип дії термоелектричних перетворювачів.

2.2. Вивчити практично методику вимірювання робочими термоелектричними термометрами.

3. Прилади та обладнання:

3.1. Потенціометр постійного струму ПП.-63

3.2. Апаратура для відтворення температур, що перевіряються, (трубчаста електрична піч).

3.3. Нульовий термостат.

3.4. Скляний еталонний ртутний термометр.

3.5. Автоматичний потенціометр КСП-1

3.6. Пірометричний мілівольтметр М-64

4. Загальні відомості

Термоелектричні термометри широко використовуються для виміру температур від 200 до 2500 °С в різних областях техніки і наукових досліджень. В області низьких температур термоелектричні термометри одержали менше поширення, чим термометри опору. В області високих температур (вище 1300-1600 °С) термоелектричні термометри знаходять застосування головним чином для короткочасних вимірів.

Принцип дії термоелектричних термоперетворювача заснований на виникненні ЕРС у ланцюзі, складеної з двох різнорідних провідників при відмінності температур у місцях з'єднання цих провідників.

 

Мал..1.1 – Конструкція термоелектричного термометра

Конструкція термоелектричного термоперетворювача представлена на мал.1. Для захисту від механічних ушкоджень і впливу середовища, температура якої виміряється, електроди 1 термоелектричного термоперетворювача, армовані ізоляційними трубками 2, містяться в спеціальну захисну арматуру 3. У робочих термоперетворювачів, застосовуваних для виміру температури різних середовищ, арматура складається з захисного чохла 3, нерухомого 7 або рухливого штуцера з чепцевим ущільненням. У голівку 5 з ізоляційного матеріалу вмонтовані затиски 4 для приєднання термоелектродів і проводів 6, що з'єднують термометр із вимірювальним приладом. Довжина занурюємої в середовище (монтажної) частини, виконується різною для кожного конкретного типу термоелектричного термометра. Термоелектроди на робочому кінці скручують і звичайно зварюють або спаюють. Присадочний матеріал або припой не впливає на величину ЕРС, якщо має практично однакову температуру в місцях зіткнення з термоелектродами. Термоелектроди найчастіше ізолюють керамічними деталями у формі відрізків трубочок, що нанизуються на термоелектродний дріт.

До термоелектродних матеріалів, призначеним для виготовлення термоелект-ричних термоперетворювачів, пред'являють ряд вимог: жаростійкість і механічна міцність; хімічна інертність; термоелектрична однорідність; стабільність і відтворюваність термоелектричної характеристики; однозначна, бажано близька до лінійного, залежність ЕРС від температури;; висока чутливість.

Основними джерелами похибок термоелектричних термоперетворювача є: похибки градуировки; похибки в наслідок відхилення від номінальної статичної характеристики (НСХ) термоперетворювача; похибки в наслідок неоднорідності матеріалу термоелектродів; похибки в наслідок відхилень умов роботи від нормальних.і т.д.

5. Література і посібники

5.1. ГОСТ 8.338-78 Термопреобразователи технических термоэлектрических термометров. Метода и средства поверки.

5.2. ГОСТ 3044-84 Термопреобразователи технических термоэлектрических термометров. Градуировочные таблицы.

5.3 Олейник Б.Н., Лаздина СИ., Лаздин В.П., Жагулло О.М. Приборы и методы температурных измерений. М.: Издательство стан­дартов, 1986.

5.4. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.

6 Контрольні запитання

 

5.1Пояснити принцип дії термоелектричних перетворювачів

5.2Обгрунтувати використання вторинних приладів вимірювання е.р.с.термоперетворювача.

5.3 Основнні технічні і метрологічні характеристики термоелектричних перетворювачів

5.4Основні похибки вимірювання термоелектричними перетворювачами та методи їх знешкодження

5.5 Пояснити основні вимоги до матеріалів з яких виготовляються чутливі елементи термоелектричних перетворювачів.

Відповіді

 

 

6 Порядок виконання роботи.

 

6.1. При проведенні вимірювань необхідно дотримуватись наступних умов:

- температура навколишнього повітря в межах 20 ±5 °С;

- відносна вологість навколишнього повітря не більш 80%;

- барометричний тиск 100000 ±3300 Па.

- вібрація в приміщенні не повинна викликати відхилень покажчика найбільш чуттєвого засобу вимірів більш ніж на ±0,25 ціни найменшого розподілу його шкали;

- живлення печей повинне здійснюватися стабілізованою напругою, зміни якого не повинні перевищувати 1%;

6.2 Ознайомитися з будовою та принципом дії термоелектричних перетворювачів.

6.3Підготувати автоматичний потенціометр КСП-1, і пірометричний мілівольтметр

6.4 Підключити термоелектричний перетворювач до приладів, або потенціометра Р363-2,який знімає Е.Р.С., розвиваєму термопарою при вимірюваній температурі

6.5 Занурюємо термопару опору в нагрівальну піч, в якій задаємо необхідну температуру. Підключаємо до вторинних приладів, або потенціометра Р363-2 по результатах показів,яких робимо висновок.

7 Оформлення результатів вимірювання.

Результати вимірювань температури термометром опору заносимо в таблицю

Таблиця 1 Вимірювання температури термоелектричним термометром

Задане значення	Температура в печі, (0 С),або задана еталон – ним потенціометром ПП.-63 (мВ)	Значення з стандартної градуювальної характеристики	Вимірювання при прямому ході (Покази вторинного приладу)	Вимірювання при зворотньому ході (Покази вторинного приладу)

Основну похибку показів визначають за формулами:

Прямий хід ∆Е₁=Е_t - Е₁ (7.1)

∆Е₁

Зворотній хід ∆Е₂=Е_t - Е₂ (7.2)

∆Е₂

де Е_t - номінальне значення вхідного сигналу, що відповідає вимірюємій точці (визначається за таблицею);

Варіацію показників визначають за формулою:

В= (Е₁ – Е₂) (7.4)

В=

На підставі виконаних вимірювань зробити висновок про проведені вимірювання і дати аналіз методу вимірювання температури за допомогою термометрів опору

Висновок

 

Оцінка________

 

Підпис викладача_____________

 

Лабораторне заняття №4

«Вимірювання температури пірометричними мілівольтметрами і автоматичними потенціометрами»

 

Тема роботи:

Вимірювання температури за допомогою автоматичних потенціометрів та пірометричних мілівольтметрів

 

Мета роботи

Вивчити принцип дії та класифікацію автоматичних потенціометрів та пірометричних мілівольтметрів,як вторинних приладів, вимірюючих термо-е.р.с. термоперетворювачів.

 

Прилади та обладнання

 

2.1 Автоматичний потенціометр КСП-1

2.Пірометричний мілівольтметр-М-64

2.3 Еталонний потенціометр ПП-63

2.4 Термоелектричний термоперетворювач ТХА

2.5 Термостат нульовий ТН-12.

2.6 Термостат паровий ТП-5

2.6 Термостат масляний ТС-24

2.7 Нагрівальна піч до1200 ⁰С

 

3. Загальні відомості .

3.1Автоматичні потенціометри

Потенціометри бувають переносними, лабораторными та автоматичними.

Автоматичні потенціометри відрізняються тим, що операції регулювання компенсуючої напруги і, відповідно, урівноваження вимірюваної ТЕДС здійснюються не в ручну, а автоматично переміщенням движка по каліброваному переходу з допомогою постійно діючого спостерігаючого пристрою.

Автоматичні потенціометри – це технічні загально промислові прилади високої (клас 0,25), середньої (клас 0,5; 1,0) і низької (клас 1,5 і нижче) точності.

Потенціометри зі стрічковою діаграмою випускаються як однокрапковий, так і багатокрапковий для вимірювання і запису температури у кількох (двох, трьох, шести і дванадцяти) точках.

Динамічні характеристики (швидкодія, час проходження 0,15 і 0,25–0,5 сек.) визначається часом проходження покажчиком всієї шкали.

Залежно від призначення автоматичні потенціометри градуйовані у градусах Цельсія в одиницях напруги, зазвичай у мілівольтах.

Широка номенклатура автоматичних потенціометрів, що випускаються промисловістю, відповідає вимогам ГОСТ 7164–78, а їх принципові схеми мають

багато спільних, в тому числі уніфікованих вузлів.

3.2 Принцип дії

 

Електронні автоматичні потенціометри також, як і лабораторні, неавтоматичні вимірюють Т.Е.Р.С. компенсаційним методом - найбільш точним методом вимірювання електрорушійної сили або напруги в колах постійного струму.

Принципова електрична вимірювальна схема електронного автоматичного потенціометра зображена на мал.3.1 З малюнка видно, що в електронних потенціометрах використовують мостову схему.

 

Малюнок 3.1-Принципова вимірювальна схема електронного потенціометра

 

Вона дозволяє автоматично вводити поправку на температуру вільних кінців термопари. При роботі потенціометра (положення 1 перемикача) з вимірюємою Т.Е.Р.С. е_t термопари врівноважується різниця потенціалів U_t в нульовій діагоналі моста (між точками а та b). Це врівноваження відбувається автоматично, за допомогою слідкуючої системи, яка складається з віброперетворювача, електронного підсилювача та реверсивного двигуна.

 

Малюнок 3.2- принципова вимірювальна схема електронного потенціометра

з живленням від ДЖС.

При переміщенні движка від початку (точка а') до кінця (точка а") вимірювального реохорду R_р різниця потенціалів в нульовій діагоналі (між точками а та b) змінюється від початкового (наприклад, 0 мВ) до стабілізованих джерел живлення, що являється більш раціональним та забезпечує більшу стабільність їх показів.

Для автоматичного введення поправки на температуру вільних кінців термопари в якості одного з плеч моста увімкнено компенсаційну котушку з мідного дроту R_м, яка змінює свій опір в залежності від температури. Котушка R_м та вільні кінці термопари розташовані в потенціометрі в безпосередній близькості один від одного та мають однакову температуру.

Уявимо, що вимірюєма температура, а відповідно, й температура робочого кінця термопари мають постійну величину t', а вільні кінці термопари знаходяться при температурі t_o. Так як напруга U_t в нульовій діагоналі моста

складається з падінь напруги на опорах R_o та r (частина реохорду) при струмі i₁ та падіння напруги на котушці R_м при струмі і₂, направленому в протилежну сторону по відношенню до струму і₁, то при рівновазі схеми, тобто при рівності е = U_t, можливо записати

 

е_t = і₁(R_o. + r) – і₂R_М. (3.1)

 

При підвищенні температури вільних кінців, а відповідно й котушки R_M на Δt Т.Е.Р.С. термопари зменьшується на Δе_t, а опір котушки R_M збільшується на ΔR_M. Опір розраховують так, щоб приріст напруги на ньому i₂R_M був точно рівним зменшенню Т.Е.Р.С. Δе_t термопари. При цій умові рівність Т.Е.Р.С. термопари та напруги в нульовій діагоналі зберігається.

 

e_t - Δe_t = i₁(R_o + r) – i₂(R_M + ΔR_M), (3.2)

 

та покази потенціометра зостануться незмінними, відповідними температурі t' робочого кінця термопари.

3.2 Пірометричні мілівольтметри

 

Для вимірювання ТЕДС широко застосовують мілівольтметри. Принцип дії магнітоелектричних мілівольтметрів основано на взаємодії магнітного поля постійного магнаті і рухливої котушки при проходженні у ній постійного струму, зумовленого ТЕДС перетворювача. Основними елементами мінівольтметра є постійний магніт, нерухомий залізний сердечник і рухома рамка у формі прямокутника.

Розтяжки або пружини створюють пружний елемент момент обертання, що протидіє моменту обертання. Відомо, що в такому випадку кут повороту рамки φ визначають рівнянням

φ = С₀ і, (3.3)

де С₀ – постійний коефіцієнт;

і – сила струму, що проходить по рамці.

Щоб визначити ТЕДС, слід знати загальний опір вимірювального ланцюга.

Сила струму буде

і = (3.4)

Таким чином, кут повороту рамки мілівольтметра і є функцією ТЕДС.

В реальних умовах опір мілівольтметра R_r можуть значно змінюватися при зміні їх температури.

Значення опору практично не змінюватиметься за температури, коли температурний коефіцієнт значно зменшується.

Мілівольтметри з рухомою частиною поділяються на дві підгрупи: з вертикальною та горизонтальною віссю.

Залежно від призначення для роботи з термоелектричними перетворювачами мілівольметри поділяються на стаціонарні та переносні.

Переносні призначені для роботи з термоелектричними перетворювачами. Стаціонарні, що показують і самі записують, призначені для роботи з стандартними

термоелектричними перетворювачами, виготовляються з однією шкалою, відграду- йованою в одиницях температури термоперетворювача. Межі вимірювання таких приладів мають відповідати вимогам ГОСТ

4 Література та посібники

 

1. Олейник Б.Н. и др. Приборы и методы температурних измерений - М.: Издательство стандартов, 1987, 296 с.

2. Сосновский А.Г., Столярова Н.И. Измерение температур - М.: Издательство стандартов, 1970, 260 с.

3. Куинн Т. Температура: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985.448с.

4. Геращенко ОА й др. Температурные измерения: справочник - Киев: Наукова думка, 1984, 496с.

5 Контрольні запитання

 

5.1Пояснити принцип дії первинних термоперетворювачів термоелектричних

5.2Обгрунтувати використання вторинних приладів вимірювання термо-е.р.с. термоперетворювачів.

5.3 Пояснити призначення і принцип дії пірометричних мілівольтметрів.

5.4 Основнні технічні і метрологічні характеристики пірометричних мілівольтметрів.

5.5Основні похибки вимірювання пірометричними мілівольтметрамита методи їх знешкодження.

5.6 Пояснити призначення і принцип дії автоматичних потенціометрів.

5.7 Основнні технічні і метрологічні характеристики автоматичних потенціометрів.

5.8 Основні похибки вимірювання автоматичними потенціометрами та методи їх знешкодження.

 

Відповіді

6 Порядок виконання роботи .

 

6.1Ознайомитися з будовою та принципом дії термоперетворювачів термоелектричних.

6.2Підготувати автоматичний потенціометр та пірометричний мілівольтметр до роботи,згідно вимог інструкції паспорта.

6.3 Підключити термопару до приладів,або потенціометра ПП-63,який імітує термоелектричний термоперетворювач.

6.4 Занурюємо термометр опору в термостати,нагрівальну піч, в яких задаємо необхідну температуру,або підключаємо до потенціометру ПП-63, яким задаємо значення термо-е.р.с. згідно температури використовуємого термоперетворювача термоелектричного.

 

7 Оформлення результатів вимірювання.

Результати вимірювань температури автоматичним мостом і логометром занести в таблиці 1 і 2

Таблиця 1 Вимірювання температури автоматичним потенціометром

Задане значення	Температура в термостаті,печі,або значення з потенціометра ПП-63	Значення з стандартної градуювальної характеристики	Вимірювання при прямому ході	Вимірювання при зворотньому ході

Таблиця 2 Вимірювання температури пірометричним мілівольтметром

Задане значення	Температура в термостаті, печі, або значення з ПП-63	Значення з стандартної градуювальної характеристики	Вимірювання при прямому ході	Вимірювання при зворотньому ході

Згідно результатів вимірювання визначити основні метрологічні характеристики приладів.

Основну похибку показників визначають за формулами:

Прямий хід ∆Е₁=Е_t - Е₁ (7.1)

 

∆Е₁

Зворотній хід ∆Е₂=Е_t - Е₂ (7.2)

∆Е₂

де Е_t - номінальне значення вхідного сигналу, що відповідає вимірює мій точці (визначається за таблицею);

Основну приведену похибку покажчиків приладу розраховують за формулою:

γ_{п = ,} (7.3)

де ∆R – найбільше значення основної похибки, Ом;

Д – нормуюче значення вимірюваної величини (діапазон виміру приладу), Ом.

Основна приведена похибка показників повинна відповідати вимогам
ГОСТ 7164–78.

γ_{п =}

Варіацію показників визначають за формулою:

В= (Е₁ – Е₂) (7.4)

В=

Приведену варіацію показників γ_в у відсотках розраховують за формулою:

γ_в = % (7.5)

γ_в =

Варіація показників приладу повинна відповідати вимогам ГОСТ 7164–78.

Висновок по результатам вимірювання,зрівнюючи значення тмператури з печі (потенціометра) і значення взяті з стандартної градуювальної характеристики.

Висновок

 

Оцінка________

 

Підпис викладача_____________

Лабораторне заняття №5

«Вимірювання температури термометрами опору»

Тема роботи: Вимірювання температури за допомогою термометрів опору

 

1 .Мета роботи:

Вивчити принцип дії та класифікацію термометрів опору та вторинних приладів

 

Прилади та обладнання

 

2.1 Автоматичний міст КСМ-2

2.Логометр-Л-64

2.3 Еталонний потенціометр Р-363-2

2.4 Термоперетворювач опору ТОМ

2.5 Термостат нульовий ТН-12.

2.6 Термостат паровий ТП-5

2.6 Термостат масляний ТС-24

3. Загальні відомості.

3.1 Загальні відомості про термоперетворювачі опору

Принцип дії термометра опору оснований на властивості матеріалів змінювати свій електроопір при зміні температури. Величину характеризуючу зміну електроопору цих матеріалів при зміні температури називають температурним коефіцієнтом опору. Одиниця виміру температурного коефіцієнт опору- град ^-1.

В наш час застосовують термометри опору різних конструкцій. Платина-основний матеріал термометрів опору. Мідь застосовується в термометрах опору не вище 180 0 С.Але мідь має недолік – при нагріванні вона окислюється.

По призначенню термометри опору діляться на еталонні,зразкові і робочі.

До робочих термометрів опору відносяться лабораторні і технічні термометри.

Так як і інші пристрої виміру температури, термометри опору характеризуються як чутливі, стабільні і зручні в роботі. Термометри опору діляться на низькоомні та високоомні. При одній і тій же товщині дроту,чим менший опір,тим менші будуть розміри чутливості елемента і тим більша чутливість пристрою.Але такі термометри опору потребують складну вимірювальну схему, складних розрахунків і тому їх застосовують для спеціальних вимірювань. Еталонні і зразкові платинові термометри опору мають R 0= 46 Ом або 100 Ом.Параметри термоперетворювачів опору в значній ступені залежать від параметрів їх чутливих елементів. В залежності від матеріалу чутливого елементу, розрізняють металічні і напівпровідникові термоперетворювачі опору.

Металеві термоперетворювачі опору діляться на платинові (ТОП)і мідні(ТОМ). Кожен з видів термоперетворювачів має свої номінальні і статистичні

характеристики, якими здійснюють значення опору при температурі 0⁰С (R ₀) і діапазон вимірювальних температур.

Термометри опору ділять по інерційності:

малоінерційні (МІ), середньої інерційні (СІ), високоінерційні (ВІ).

Чутливі елементи перетворювачів опору виготовляють із числа чистих листів, сплавів, напівпровідникових матеріалів. Значення температурного коефіцієнта

опору повинно бути можливо більшим,а залежність опору від температури – монотонною.

Зразкові термометри опору призначені для передачі температурної шкали пристроями нижчого класу. Зразкові платинові термометри опору діляться на термометри 1 – го та 2 –го класу. Зразкові термометри 1 –го класу повіряють

зразкові пристрої більш нижчого класу;зразкові термометри 2-го класу- технічні

пристрої вимірювальної температури. Зразкові термометри 1-го і 2-го класів можуть застосовуватися як лабораторні пристрої вищої точності.

Випуск серійних термометрів опору платинових і мідних регламентований

ГОСТ-6651-59. Термометри опору платинові випускаються для інтервалу температур від –200 до +650 0 С, термометри опору мідні для інтервалів тем-ператур від –50 до + 180 0 С.

В залежності від конструкції і застосування технічні термометри опору діляться: по призначенню на занурюючі та поверхневі,по захисту від навколишнього середовища, по захисту від дії вимірюючого середовища,на захистні і незахистні від дії агресивних і неагресивних середовищ,по герметичності,по стійкості до механічних дій, по кількості зон,в яких вимірюється температура,по кількості вихідних провідників, по точності,по кількості чутливих елементів.

Платинові термоперетворювачі опору мають вимірювальну температуру від

-260 до + 1100 ^{0 С}; мідні від –200 до +200 ^0С,нікелеві від – 10 до + 180 ^{0 С.}

Випускаються двох модифікацій: одинарні і двійні. В одинарних ТОП включений один чутливий елемент, в подвійному два чутливих елемента не пов’язаних між собою електрично. Кожен чутливий елемент має свою пару затискачів в головці ТОП.

Крім металевих термоперетворювачів опору застосовують напівпровідникові термоперетворювачі опору: германієві, графітові,вугільні – для вимірювання температури від 100 ⁰ С до 300 ⁰ С, еталонні застосовують для виміру низьких температур (до 4 К).

Недоліки ПТО – відсутність взаємозаміни РТС,велике розходження значень опору та температурних коефіцієнтів для ПТО одного і того ж типу лінійний характер залежності електричного опору від температури,мала допустима міцність при проходженні вимірювального струму.

Чисті метали нормуються по значенню частоти і як слідує, по значенню температурного коефіцієнту опору L _0-100.

Платинові термоперетворювачі опору мають вимірювальну температуру

від -260 до + 1100 ^{0 С}; мідні від –200 до +200 ^0С,нікелеві від –10 до +180 ^{0 С}. Випускаються двох модифікацій: одинарні і двійні. В одинарних ТОП включений один чутливий елемент, в подвійному два чутливих елемента не пов’язаних між собою електрично.Кожен чутливий елемент має свою пару затискачів в головці ТОП.

Крім металевих термоперетворювачів опору застосовують напівпровідникові термоперетворювачі опору: германієві, графітові, вугільні.

– для вимірювання температури від 100 ⁰ С до 300 ⁰ С, еталонні застосовують

для виміру низьких температур (до 4 К).

Недоліки ПТО – відсутність взаємозаміни РТС,велике розходження значень опору та температурних коефіцієнтів для ПТО одного і того ж типу лінійний характер залежності електричного опору від температури,мала допустима міцність при проходженні вимірювального стуму.

Термоперетворювачі опору для вимірювання температури поверхні застосовують для виміру температури поверхні різних геометричних форм, нерухомих і рухомих тіл, електропровідних матеріалів і ізоляторів, тіл з різною теплопровідністю та інші

 

 

4 Література та посібники

 

1. Олейник Б.Н. и др. Приборы и методы температурних измерений - М.: Издательство стандартов, 1987, 296 с.

2. Сосновский А.Г., Столярова Н.И. Измерение температур - М.: Издательство стандартов, 1970, 260 с.

3. Куинн Т. Температура: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985.448с.

4. Геращенко ОА й др. Температурные измерения: справочник - Киев: Наукова думка, 1984, 496с.

5 Контрольні запитання

 

5.1Пояснити принцип дії первинних термоперетворювачів опору

5.2Обгрунтувати використання вторинних приладів вимірювання опору термоперетворювача.

5.3 Основнні технічні і метрологічні характеристики термометрів опору

5.4Основні похибки вимірювання термометрами опору та методи їх знешкодження

5.5 Пояснити основні вимоги до матеріалів з яких виготовляються чутливі елементи термометрів опору.

Відповіді

 

 

6 Порядок виконання роботи.

 

6.1Ознайомитися з будовою та принципом дії термоперетворювачів опору.

6.2Підготувати автоматичний потенціометр Р363-2,або автоматичний міст і логометр.

6.3 Підключити термометр опору до приладів, або потенціометра Р363-2,який знімає падіння напруги на термометрі і еталонній котушці

6.4 Занурюємо термометр опору в термостати,нагрівальну піч, в яких задаємо необхідну температуру,або підключаємо до вторинних приладів, або потенціометру Р363-2 по результатах показів,яких робимо висновок

7 Оформлення результатів вимірювання.

Результати вимірювань температури термометром опору заносимо в таблицю

Таблиця 1 Вимірювання температури термометром опору

Задане значення	Температура в термостаті,печі, (0 С),або задана еталон – ним магазином опору (Ом)	Значення з стандартної градуювальної характеристики	Вимірювання при прямому ході (Покази вторинного приладу)	Вимірювання при зворотньому ході (Покази вторинного приладу)

Основну похибку показників визначають за формулами:

Прямий хід ∆R₁=R_t - R₁ (7.1)

∆R₁

Зворотній хід ∆R₂=R_t - R₂ (7.2)

∆R₂

де R_t - номінальне значення вхідного сигналу, що відповідає вимірюємій точці (визначається за таблицею);

Варіацію показників визначають за формулою:

В= (R₁ – R₂) (7.4)

В=

На підставі виконаних вимірювань зробити висновок про проведені вимірювання і дати аналіз методу вимірювання температури за допомогою термометрів опору

Висновок

Оцінка________

Підпис викладача_____________

Лабораторне заняття №6

«Вимірювання температури логометрами і автоматичними мостами»

 

Тема роботи:Вимірювання температури за допомогою логометрів і автоматичних мостів

Мета роботи

Вивчити принцип дії та класифікацію автоматичних мостів і логометрів,як вторинних приладів, вимірюючих опір термоперетворювачів опору. Методика вимірювання температури.

Прилади та обладнання

 

2.1 Автоматичний міст КСМ-2

2.2Логометр-Л-64

2.3 Комбінований прилад УПІП-60М

2.4 Термометр опору ТСМ.

2.5 Термостат нульовий ТН-12.

2.6 Термостат паровий ТП-5

2.6 Термостат масляний ТС-24

 

3. Загальні відомості.

3.1 Автоматичні мости

Автоматичні урівноважені мости моделі КСМ виготовляються в одно та багатоканальному виконанні та розраховані на вимірювання, запис та регулювання за допомогою перетворювачів опору, що виготовляються за ГОСТ 6651-94.

Для вимірювання температури Rт у приладі використовуєтся трихпровідна схема врівноваженого моста, що складається з опорів Rр, Rш, Rд,R_б, R₁, R ₂,R₃ та входів R₁, R₂ збільшувача.

Залежно від форми представлення інформації автоматичним мостам надані слідуючі цифри: КСМ з записами на стрічковій діаграмі; КПМ- показані з плоскою шкалою; КВМ - показані з шкалою. що обертається та ін.

Залежно від габаритних розмірів прилади поділяють на групи мініатюрні (КСМ1, КСД1, КСУ1), малогабаритні (КСМ2, КСД2, КСЦ2), нормальногаборитні (КСМ4, КСУ4), показуючі прилади з шкалою, що обертається (КВМ1, КВД1, КВ41), показуючі прилади з плоскою шкалою (КПМ1, КПД1, КП41), прилади з дисковою діафрагмою (КСМ3, КСД3, КСУ3).

Розмежування призначення приладів дало змогу зробити прилади різних класів прицільності: мініатюрні, класу 1; малогаборитні, класу 0,5 та нормальногабаритні, класу 0,25.

Час пробігу кареткою усієї шкали складає 1; 2,5; 10 с.

Конструктивний виступ приладів базується на блочно-модульному принципі.

Існують автоматичні цифрові мости, де цифрова формула представлення результатів вимірювання безпосередньо у стані числа в десятковій системі числення чи в стані цифрового коду дають змогу практично повністю ліквідувати обмеження, покладені на точність приладів розміром з відлікових пристроїв, підвищує шумостійкість приладів та дозволяє автоматизувати процес вимірювання та реєстрації даних, в тому числі, автоматичний вибір кордонів вимірювання.

Провідності для урівноваження моста також обираються автоматично за допомогою приладу керування УК.

Технічні характеристики мостів, що регламентуютьсяГОСТ 25242–82.

3.2 Логометри

Вимірювання опору термоперетворювача може здійснюватися за допомогою логометрів, зроблених за принципом взаємозв’язку магнітних полів напруг у ланцюгах термоперетворювача опору Rт, та постійного опору R. Основний елемент логометра – рухлива система, що складається з двох жорстко скріплених схрещених рамок.

При зміні опору Rт під дією підвищення температури, співвідношення струмів І₁ та І₂ змінюється, оскільки струм зменшується зі збільшенням Rт, відповідно змінюються і моменти М₁ та М₂. Повітряний зазор між полюсами N та S і сердечником виготовлено нерівномірним, а магнітна індукція у зазорі непостійна.

Напруга джерела живлення у логометрі теоретично не впливає на кут повороту рамок. Практично зміна напруги спричиняє відчутну похибку лише при відхиленні напруги джерела живлення ІП на значення, що перевищує ±20% від номінального.

Типи та технічні характеристики логометрів регламентуються ГОСТ 9736–80.кисневому та нейтральному середовищі, а з неблагородних металів – для вимірювання температури рідин, газів, пари, поверхні твердих тіл та ін.

Похибка вимірювання Автоматичними мостами і логометрами термометр складається з похибки тперетворювачів опору та похибки вимірювальних приладів.

4 Література та посібники

1. Олейник Б.Н. и др. Приборы и методы температурних измерений - М.: Издательство стандартов, 1987, 296 с.

2. Сосновский А.Г., Столярова Н.И. Измерение температур - М.: Издательство стандартов, 1970, 260 с.

3. Геращенко ОА й др. Температурные измерения: справочник - Киев: Наукова думка, 1984, 496с.

5 Контрольні запитання

5.1Пояснити принцип дії первинних термоперетворювачів опору

5.2Обгрунтувати використання вторинних приладів вимірювання опору термоперетворювачів.

5.3 Пояснити призначення і принцип дії логометрів.

5.4 Основнні технічні і метрологічні характеристики логометрів.

5.5Основні похибки вимірювання логометрами та методи їх знешкодження.

5.6 Пояснити призначення і принцип дії автоматичних мостів.

5.7 Основнні технічні і метрологічні характеристики автоматичних мостів.

5.8 Основні похибки вимірювання автоматичними мостами та методи їх знешкодження.

Відповіді

6 Порядок виконання роботи.

 

6.1Ознайомитися з будовою та принципом дії термоперетворювачів опору.

6.2Підготувати автоматичний міст та логометр до роботи,згідно вимог інструкції паспорта.

6.3 Підключити термометр опору до приладів,або магазин опорів,який імітує термометр опору.

6.4 занурюємо термометр опору в термостати, в яких задаємо необхідну температуру,або підключаємо до магазину опору, яким задаємо значення опору згідно температури використовуваного термоперетворювача опору

 

7 Оформлення результатів вимірювання.

Результати вимірювань температури автоматичним мостом і логометром занести в таблиці 1 і 2

Таблиця 1- Вимірювання температури автоматичним мостом

Задане значення	Температура в термостаті,або значення з магазину опору	Значення з стандартної градуйовочної характеристики	Вимірювання при прямому ході	Вимірювання при зворотньому ході

Таблиця 2- Вимірювання температури логометром

Задане значення	Температура в термостаті,або значення з магазину опору	Значення з стандартної градуйовочної характеристики	Вимірювання при прямому ході	Вимірювання при зворотньому ході

 

Згідно результатів вимірювання визначити основні метрологічні характеристики приладів.

Основну похибку показників визначають за формулами:

Прямий хід ∆R₁=R_t - R₁ (7.1)

 

∆R₁

Зворотній хід ∆R₂=R_t - R₂ (7.2)

∆R₂

де R_t - номінальне значення вхідного сигналу, що відповідає вимірює мій точці (визначається за таблицею);

Основну приведену похибку покажчиків приладу розраховують за формулою:

γ_{п = ,} (7.3)

де ∆R – найбільше значення основної похибки, Ом;

Д – нормуюче значення вимірюваної величини (діапазон виміру приладу), Ом.

Основна приведена похибка показників повинна відповідати вимогам
ГОСТ 7164–78.

γ_{п =}

Варіацію показників визначають за формулою:

В= (R₁ – R₂) (7.4)

В=

Приведену варіацію показників γ_в у відсотках розраховують за формулою:

γ_в = (7.5)

γ_в =

Варіація показників приладу повинна відповідати вимогам ГОСТ 7164–78.

Висновок по результатам вимірювання,зрівнюючи покази з термостатів(магазину опору) і значення взяті з стандартної градуювальної характеристики.

Висновок

 

Оцінка________

Підпис викладача_____________

 

 

Лабораторне заняття №7

«Вимірювання температури монохроматичними пірометрами»

 

Тема роботи:Вимірювання температури за допомогою монохроматичного оптичного пірометра

Мета роботи

Вивчити конструкцію, принцип дії та методику вимірювання температури монохроматичним оптичним пірометром.

Прилади та обладнання

 

2.1 Пірометр ОППИР-09

2.2 Температурна лампа

 

3. Загальні відомості.

Монохроматичні пірометри

Монохроматичні пірометри, що одержали поширення в наш час, — це й об'єктивні і візуальні пірометри.

Візуальні пірометри відомі дуже давно. Очевидно, першим, хто запропонував принцип і пристрій візуального пірометра зі зникаючою ниткою був американець Е. Морзе, однак тільки пірометр, запропонований Хольборном і Курльбаумом у 1901 р., був по-справжньому придатний для виміру температури. Сучасні візуальні пірометри зберігають всі основні елементи цього пірометра. Око людини дозволяє досить точно і надійно вимірити температуру нагрітого тіла по яскравості його світіння тільки при порівнянні її з яскравістю якого-небудь опорного випромінювача, тому усі візуальні пірометри — пірометри компенсаційного типу, де як зворотний перетворювач використовується лампа з вольфрамовою ниткою.

 

 

 

Рис. 3.1. Оптична схема монохроматичного візуального пірометра зі зникаючою ниткою

На рис. 3.1 приведена оптична схема візуального монохроматичного пірометра зі зникаючою ниткою. Об'єктив 2 створює зображення об'єкта виміру 1 у площині нитки лампи накалювання 4. Спостерігач розглядає через окуляр 6 зображення нитки лампочки на тлі зображення об'єкта через селективний (червоний) світлофільтр 5. При цьому, якщо яскравість нитки буде менше, ніж яскравість розпеченого тла, то нитка буде представлятися чорної; навпаки, якщо тло має меншу, чим нитка, яскравість, то нитка буде виглядати як світла лінія на темному тлі. Процес виміру полягає в тім, що спостерігач, змінюючи струм лампочки, домагається рівності яскравостей Рівність яскравостей нитки і тла створює ефект зникнення нитки, що перестає бути видимої. Виміривши при цьому струм розжарення лампочки, по її градуюванню визначають яскравісну температуру об'єкта.

Для монохроматизації випромінювання в таких пірометрах застосовують в основному скляні світлофільтри, що володіють високою тимчасовою стабільністю своїх характеристик пропущення.

Скляних фільтрів з вузькою смугою пропущення ні, тому вибирають скла з різкою границею пропущення поблизу краю видимої області спектра таким чином, щоб сполучення пропущення фільтра і спектральної чутливості ока дозволяло виділяти вузьку ділянку спектра. Звичайно в пірометрах застосовують червоний фільтр, тому що в червоній області очей мало чуттєвий до розходження квітів, що досить важливо для зрівноважування або, як говорять, фотометриювання. Спектральна ділянка, виділювана таким фільтром, буде вужче, ніж, скажемо, для зеленого або синього фільтра. Нарешті застосування червоного фільтра дозволяє почати вимір з більш низьких температур (600—900°С), тому що у випромінюючого тіла при низьких температурах велика частка енергії приходиться на довгохвильову ділянку спектра, де в червоного фільтра значно більше пропущення. У вітчизняних пірометрах для таких фільтрів використовують скло КС-15.

 

 

4 Література та посібники

1. Олейник Б.Н. и др. Приборы и методы температурних измерений - М.: Издательство стандартов, 1987, 296 с.

2. Сосновский А.Г., Столярова Н.И. Измерение температур - М.: Издательство стандартов, 1970, 260 с.

3. Геращенко ОА й др. Температурные измерения: справочник - Киев: Наукова думка, 1984, 496с.

5 Контрольні запитання

5.1. Основні закони теплового випромінювання

5.2 Абсолютно чорне тіло

5.3Яскравісна температура.Основне рівняння.

5.4 Радіаційна температура.Основне рівняння.

5.5 класифікація пірометрів

5.6Пояснити принцип дії монохроматичного оптичного пірометра

5.7 Пояснити необхідність використання поглинаючого скла

5.8 Основнні технічні і метрологічні характеристики пірометрів

5.9Основні похибки пірометрів

6 Порядок виконання роботи

 

6.1Ознайомитися з будовою та принципом дії монохроматичного пірометра

6.2 Підготувати температурну лампу і джерело живлення до роботи,згідно вимог інструкції паспорта.

6.3 Регулятором напруги джерела живлення установлювати температуру накалювання температурної лампи

6.4 Провести вимірювання температури за допомогою пірометра

6.5 Провести розрахунок похибок вимірювання яскравісної температури і дійсної температури температурнї лампи

7 Оформлення результатів вимірювання.

Результати вимірювань температури монохроматичним оптичним пірометром занести в таблицю 7.1

Таблиця 7.1- Вимірювання температури монохроматичним оптичним пірометром

Дійсне значення (згідно температурної лампи) 0С	Показання пірометра t я,0С	Ефективна довжина хвилі випромінювання мкм.	Коефіцієнт теплового випромінюван-ня	Константа С2 мкм∙гр.	Абсо-лютна похиб-ка   ∆t, 0С
		0,65	0,7
		0,65	0,72
		0,65	0,76
		0,65	0,81
		0,65	0,84
		0,65	0,86

1 Згідно результатів вимірювання визначити дійсну температуру температурної лампи для кожного вимірювання згідно рівняння:

 

1/S = 1/T - λ /C ₂ ∙ lg 1/ ε _{λ т} , де S = t я + 273,15

Т = ----------------------------

1/s - λ/C ₂ ∙ lg 1/ e_l

 

2. Визначаємо систематичну абсолютну похибку:

 

∆t = Т- S

 

Висновок

 

Висновок

 

Оцінка________

 

Підпис викладача_____________