Схема подключения термосопротивления к уравновешенному мосту

1.3.1 Схема подключения термосопротивления к уравновешенному мосту

Схема подключения термосопротивления к уравновешенному мосту приведена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема измерения термосопротивления с помощью уравновешенного моста

1.3.2 Определение полного сопротивления переменного резистора R₃ и цену деления шкалы (°С/Ом)

Полное сопротивление переменного резистора R₃ определяем по закону Кирхгофа:

R₁R₃=R₂R₄, (1.3)

откуда

R₃=R₂R₄/ R₁, (1.4)

При 0 °С получим

R_3-0°С =6000·50/ 1300=230,8 Ом.

Значения сопротивления от температуры определяем по формулам:

платиновые в диапазоне от 0 до 600 °С

(1.5)

в диапазоне от – 200 до 0 °С

(1.6)

где α_T = 3,9692 × 10^-3 1/°К, α_В = 5,8290 × 10^-7 1/°К² иα_С = 4,3303 × 10^-12 1/°К³ – температурные коэффициенты сопротивления.

Медные в диапазоне от – 50 до + 150 °С

, (1.7)

в диапазоне от – 100 до – 10 °С

, (1.8)

где α_T = 4,28 × 10^-3 1/°К и α_В = 5,4136 × 10^-7 1/°К².

При -50°С получим

R_Т-50=50·(1+3,9692·10^-3(-50)+5,8290·10^-7·(-50)²+4,3303·10^-12(-50-100)·(-50)³) =78,46 Ом.

R_3-50°С=6000·78,46 /1300=362,215 Ом

При +150°С получим

R_Т+150=50·(1+3,9692·10^-3(+150)+5,8290·10^-7·(+150)²) =164,20 Ом.

R_3+100°С=6000·164,20/1300=757,846 Ом

Диапазон изменения сопротивлений переменного резистора

R₃=362,215…757,846 Ом при изменении температуры от -50 до +150 °С.

Цена деления шкалы составит

ЦД=(150-(-50))/( 757,846-362,215)=0,5 °С/Ом.

1.3.3 Определяем погрешность измерения температуры в верхнем пределе измерений, для заданного класса допуска ТС

В нашем случае используется ТСМ 50 класса допуска В. Допускаемые отклонения сопротивлений от номинального значения ТСП при 0 °С для класса В:±0,05%.

R_Т150,2=164,415 Ом,

R_Т149,2=163,985 Ом.

Размах показаний прибора в верхнем пределе диапазона измерений (+200 ^оС) составит R_Т150,2- R_Т149,2=164,415-163,985=0,43 Ом. Таким образом, абсолютная погрешность измерения температуры составит ΔТ=±0,4 ^оС

Погрешность будет иметь как аддитивный, так и мультипликативный характер.

1.3.4 Определяем погрешность прибора, если резисторы R₁ и R₂ имеют допуски ± 0,5 %

Из анализа формулы (1.3) видно, что

R₄ = R₁×R₃ /R₂. (1.9)

Поэтому, при Т = 0 °С:

R_4max = R_1max×R₃/R_2min,

R_4min = R_1min×R₃/R_2max,

R_4max = 6000×(1,005)× 230,8/(1300×0,995) = 10,7593 = 10,76 Ом,

R_4min = 6000×(0,995)× 230,8/(1300×1,005) = 10,5463 = 10,54 Ом.

По формуле приведения

Т = Т₁ + (Т₂ – Т₁)×(R – R₁)/(R₂ – R₁), (1.10)

где R₂ и R₁ – наибольшее и наименьшее значения интервала сопротивлений, в который входит известное значение R; Т₁ и Т₂ – наименьшее и наибольшее значения интервала температуры в который входит искомое значение Т.

В градуировочной таблице рассчитанные по формуле (1.9) от +2 +3 °С и от -2– 3 °С), поэтому

Т = 2 + (3 – 2)×(50,50 – 50,39)/(50,585 – 50,39) = +2,564 °С.

Т = -2 + (–3 –(-2))×(49,50 – 49,661)/(49,4165 – 49,661) = – 2,571 °С.

Таким образом, погрешность измерений составит DТ = ± 2,5 °С.

1.3.5 Определяем погрешность измерения при наличии сопротивления проводов 0,5 Ом

Соединительные провода (2 шт.) подключены к термосопротивлению, поэтому при Т = 0 °С истинное сопротивление будет равно

R₄ = R₁×R₃ /R₂ – 2R_П = 50 – 0,5 – 0,5 = 49 Ом.

Поэтому систематическая аддитивная погрешность составит

DТ = -5 + (-6-(-5))×(49,00 – 49,0225)/(47,328 – 49,0225) = – 5,013 °С.

1.4 Измерение температуры с помощью термосопротивления, включенного в неуравновешенный мост

 неуравновешенный мост включено термосопротивление, шкала миллиамперметра имеет заданный диапазон измерений, напряжение питания моста U_ab, известны также сопротивления плеч моста R₂ и R₃.

Требуется:

1.  Изобразить принципиальную схему неуравновешенного моста.

2.  Определить сопротивление R₁, если Т₀ = 0 °С.

3.  Построить график I = f(T), в пределах диапазона измерений и определить цену деления шкалы (мА/°С).

4.  Определить погрешность измерения, связанную с нелинейностью функции преобразования.

5.  Определить погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора ± 0,1 Ом.

6.  Определить погрешность измерений при падении напряжения на 0,2 В.

Решение

Исходные данные сводим в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Исходные данные

Похожие работы

Методы и средства измерений и контроля

Скачать

17056

1

4

... является увеличение производительности контроля геометрических параметров измеряемого изделия. 3.3    Характеристика объекта разработки Объект разработки представляет собой нестандартизированное средство измерения, применяемое для контроля отклонений геометрических размеров направляющих прецизионного станка. Контролируемый параметр - непараллельность. В приборе используется емкостной либо ...

Система государственной и ведомственной поверки средств измерений

Скачать

17229

0

0

... соответствии с порядком, разработанным с учетом документа Международной организации законодательной метрологии: «Первичная и последующая поверка средств измерений и измерительных процессов». При этом более строго поверка СИ определяется как совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными органами или организациями) с целью определения и ...

Измерение влажности зерна

Скачать

7905

0

1

... а наоборот, ее температура понижается, что предотвращает потери влаги в процессе размола и устраняет один из существенных составляющих погрешности измерения влажности. В действительности в процессе размола внутренняя энергия пробы контролируемого зерна увеличивается за счет кинетической энергии размалывающего ножа. Температура пробы контролируемого зерна повышается. Количество теплоты, полученное ...

Измерение неэлектрических величин

Скачать

22780

0

7

... скорее состарится, пока посчитает 3 млн. изменений, поэтому применяют приборы, которые регистрируют каждое изменение и выдают его на соответствующих индикаторах. 2. Измерение углов. Теперь поговорим о не менее важной величине, которая называется угол. С измерением углов работники технических специальностей встречаются ничуть не реже, чем с измерением длины. Во многих случаях требуется, чтобы, ...