Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
моэлектроды 3 с надетыми на них изоляционными бусами 4. Спай 2 касается дна защитной гильзы или может быть изолирован от него с помощью керамического наконечника. К термоэлектродам в головке 8 винтами 6 на розетке 5 подсоединяются удлинительные провода 7. Защитная гильза с содержимым вводится в объект измерения и крепится на нем с помощью штуцера 9. Для обеспечения надежного контакта спай 2 изготавливают сваркой, реже пайкой или скруткой (для высокотемпературных ТЭП).
Рисунок 10.8
Защитную гильзу 1 выполняют в виде цилиндрической или конической трубки из газонепроницаемых материалов диаметром примерно 15-25 мм и длиной в зависимости от потребности объекта измерения от 100 до 2500 - 3500 мм. Материалом для защитной гильзы обычно служат различные стали. Для более высоких температур используются гильзы из тугоплавких соединений, а также кварц и фарфор. Диаметр термоэлектродов составляет 2-3 мм, кроме термоэлектродов платиновой группы, диаметр которых 0,5 мм, что связано с их высокой стоимостью. Стандартные ТЭП выпускают одинарными, двойными и поверхностными - для измерения температуры стенок объекта, когда доступ внутрь объекта затруднителен или невозможен.
В настоящее время широкое применение находят термоэлектрические термометры кабельного типа (рис. 10.8, б, в).
В тонкостенной оболочке 1 размещены термоэлектроды 3, изолированные друг от друга, а также от стенки оболочки термостойким керамическим порошком 4. Рабочий спай 2 может иметь контакт с оболочкой (рис. 10.5, б) или изолируется от нее (рис. 10.8, в). Оболочку выполняют из высоколегированной нержавеющей стали с наружным диаметром 0,5-6 мм, длиной 10-30 м. Благодаря указанным размерам кабельные термоэлектрические термометры являются весьма гибкими при достаточной механической прочности. Выпускаемые хромель-алюмелевые и хромель-копелевые кабельные термометры можно использовать в интервале температур от -50 до 300С при давлении в 40 МПа. Внутрь оболочки кабеля помещены от одного до трех ТЭП.
В табл.10.2 приведены характеристики термопар в соответствии с ГОСТ 6616-74. Для измерения высоких температур используют термопары типов ТПП, ТПР и ТВР. Термопары из благородных металлов (ТПП и ТПР) применяют при измерениях с повышенной точностью.
Таблица 10.2 - Характеристики стандартных термопар
Тип термопарыМатериалы электродов термопарТермоЭДС (при tр.к.=100 0С, tс.к.=0 0С), мВВерхний предел измеряемой температуры,0СдлительнократковременноТПППлатинородий (10% родия) - платина0,6413001600ТПРПлатинородий (30% родия) - платинородий (6% родия)13,81 (при tр.к=1800 0С)16001800ТХАХромель (90% Ni+10% Cr) - алюмель (94,83% Ni + 2% Al + 2% Mn + 1% Si+ 0.17 Fe)4,1010001300ТХКХромель - копель (56% Cu + 44% Ni)6,90600800ТВРВольфрамрений (5% рения) -вольфрамрений (20% рения)1,3322002500
Основной недостаток термопар - значительная инерционность (в обычной арматуре показатель тепловой инерции составляет несколько минут). В настоящее время известны конструкции малоинерционных термопар, у которых показатель тепловой инерции составляет не более 5 с.
Термоэлектрические термометры состоят из термоэлектрического преобразователя (термопары) и электроизмерительного прибора (милливольтметра или компенсатора).
Показания милливольтметра при постоянных значениях сопротивления проводников и RmV определяются значением ЭДС термопары и, следовательно, измеряемой температурой. Шкала прибора в этом случае градуируется с указанием типа термопары и выбранного значения внешнего сопротивления. Для подгонки внешнего сопротивления до значения, при котором производилась градуировка (0,6; 5; 15 или 25 Ом), используют уравнительный резистор Rу.
На рис. 10.9 приведена схема термоэлектрического термометра с милли-вольтметром, в которой УП и СП - соответственно удлинительные и соединительные провода; mV - милливольтметр; Rу - уравнительный резистор.
Рисунок 10.9 - Термоэлектрический термометр
Сопротивление проводов изменяется при колебаниях температуры воздуха. Для уменьшения влияния изменения сопротивления термопары и проводов применяют милливольтметры с большим внутренним сопротивлением.
На рис. 10.11 приведена схема термометра с автоматическим введением поправки на изменение температуры свободных концов термопары. Для этого последовательно в цепь термопары и милливольтметра включают неравновесный мост, в котором резистор R1 выполнен из меди и находится в зоне, имеющей температуру свободных концов термопары; резисторы R2, R3 и R4 сделаны из манганина.
Рисунок 10.11 - Термоэлектрический термометр с автоматическим вводом поправки на изменение температуры свободных концов термопары
При градуировке термометра мост находится в равновесном состоянии. В процессе эксплуатации при отклонении температуры свободных концов термопары от значения, при котором производилась градуировка, на диагонали моста а-б появляется разность потенциалов, суммирующаяся с термоЭДС термопары. Параметры моста подобраны так, что изменение термоЭДС от колебаний температуры свободных концов практически полностью компенсируется напряжением, снимаемым с моста. Чувствительность моста регулируют с помощью потенциометра R5.
В термоэлектрических термометрах для измерения ЭДС термопары используют также автоматические компенсаторы, которые имеют значительно меньшую основную погрешность, нежели милливольтметры.
Пирометрами излучения называют приборы для измерения температуры, работа которых основана на использовании энергии излучения нагретых тел.