Измерение температуры термометрами сопротивления

В основе способа измерения температуры термометрами сопротивления (ТС) лежит свойство проводников изменять электрическое сопротивление под воздействием температуры. Металлические ТС изготавливаются из меди и платины. Зависимость электрического сопротивления от температуры Т принимается линейной в виде , где – сопротивление проводника при начальной температуре; a – температурный коэффициент проводника.

Металлические термометры сопротивления из платины (ТСП), градуировки гр. 20, используются при длительном измерении в пределах от 0 до 650°C, а с градуировкой гр. 22 - от - 200 до +500°C. Термометры сопротивления медные (ТСМ) изготавливаются для измерения температур от -50 до +180°C и имеют градуировку 23 и 24.

Уравновешенные мосты

В качестве вторичных приборов в комплекте с термометрами сопротивления применяются преобразователи в сигнал 0…5мА или электрические равновесные мосты, принцип действия которых изображается схемой, приведенной на рисунке 1.2.

Уравновешивающие мосты по способу представления информации бывают аналоговыми и цифровыми. Аналоговые преобразуют измеряемую величину в другую физическую величину, являющуюся аналогом измеряемой. Например, передвижение стрелки измерительного прибора относительно его шкалы. Цифровые мосты преобразуют измеряемую величину в сигнал, закодированный в цифровую форму.

Рисунок 1.2. Схема уравновешенного моста

Равновесию моста (рисунок 1.2) соответствует равенство

В этом случае разность потенциалов между точками В и D соответствует нулю. При изменении температуры Т величина электрического сопротивления термометра RT изменится и мост разбалансируется. Равновесие моста обеспечивается изменением величины сопротивления реохорда Rp. Момент равновесия определяют по нулю шкалы прибора. Автоматический уравновешенный аналоговый мост предназначен для непрерывного измерения, записи и регистрирования температуры при работе в комплекте с соответствующим ему термометром сопротивления (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Автоматический уравновешенный мост

Мост состоит из собственно уравновешенного моста с реохордом Rp, усилителя У и реверсивного электродвигателя М. Электродвигатель кинематически соединён с ползунком реохорда Rp и стрелкой шкалы. Автоматический мост представляет собой астатическую систему слежения. Выходное напряжение моста усиливается и подается на электродвигатель М. Вал двигателя одновременно передвигает ползунок реохорда Rp и стрелку, которая преобразует это передвижение в показания прибора. В промышленных мостах используют трехпроводную систему соединения уравновешивающего моста с измеряемым термометром сопротивления RТ. Такая система позволяет уменьшить влияние сопротивления соединительных проводов RЛ1, RЛ2, RЛ3 на показания прибора.

Структурная схема цифрового моста (ЦМ) показана на рисунке 1.4.

Рис. 1.4. Структурная схема цифрового моста

Неравновесное напряжение с мостовой измерительной цепи МИЦ подается на устройство сравнения УС, которое в процессе уравновешивания МИЦ на каждом такте от генератора импульсов Г выдает на управляющее устройство УУ информацию о знаке этого напряжения. Код, полученный УУ после уравновешивания, отображает значение измеряемой величины на цифровом отсчётном устройстве ЦОУ и может использоваться для введения итога в ЭВМ. Схема МИЦ показана на рис. 1.5. Измеряемой величиной является температура Т, ее воспринимает RТ, который соединен с МИЦ трёхпроводной линией связи RЛ1, RЛ2, RЛ3. Каждому значению RТ соответствует определенная комбинация замкнутых ключей преобразователя кода в проводимость ПКП, при которой мост уравновешивается.

Рисунок 1.5 – Мостовая измерительная цепь цифрового моста

Весь процесс происходит за несколько тактов, которые задает генератор импульсов Г (рисунок 1.5). В каждом такте на выходе УУ определяется код, который поступает на ПКП. При достижении равновесия МИЦ код отображается на ЦАП.