Мостовые схемы с 2-х, 3-х проводными линиями связи

Основные метрологические понятия.

Метрология – наука об измерениях. Процесс измерения заключается в нахождении соотношения м\у измеряемой величиной и другой величиной, условно принятой за единицу измерения. Различают прямые, косвенные и совокупные измерения. Прямыми называют такие, при которых искомую величину находят непосредственно из опытных данных. (измерение длины с помощью линейки, массы – с помощью гирь и весов, давления – с помощью пружинного манометра).Измерения, при которых искомую измеряемую величину определяют вычислениями по результатам прямых измерений одной или нескольких величин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью, называют косвенными измерениями. (определение расхода в-ва, протекающего в трубопроводе; измерение температуры с помощью термопары по э.д.с., возникающей в ее цепи при нагреве спая двух материалов, из кот. термопара составлена). При изучении некоторых физических явлений иногда приходится исследовать зависимость одной к-л величины от некоторых др., например от темпер-ры, давления, времени, вязкости, связанных определенными функциональными зависимостями с искомой величиной. Такие измерения наз. совокупными. (определение коэфф. поправки на изменение показаний манометрической пружины вследствие влияния температуры окружающей среды).

Единицы измерения. Физической величиной наз. количественная хар-ка физ-го тела, явления или процесса. Число, выражающее значение физ. Величины, зависит от ед. измерения. Ед. изм-я подразделяются на независимые, производные, кратные и дольные. Независимыми наз. ед., установленные независимо от др. ед. (метр, кг, сек., кельвин, ампер) Число независимых величин стремятся свести к минимуму. Производными наз. вел., определяемые на основании закономерной связи м\у величинами, для кот. эти ед. устанавливаются, и вел-ми, ед. кот-х выбраны независимо. Кратными наз. те ед. измерения, кот. в целое число раз больше независимых или производных. Дольными наз. ед. измер., равные определенной целой доле независимой или производной ед. Сис-мой ед. наз. совокупность основных и производных ед. измер., охватывающих все или только некоторые области измерения.

Погрешность результата измерения .

Результат всякого измерения содержит погрешность. Под действительным значением физической величины следует понимать такое ее значение, которое найдено экспериментальным путем и настолько приближается к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Погрешностью измерения называется отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины. Результат всякого измерения является функцией двух величин: действительной и погрешности ее измерения. Если действительную величину обозначить Q, а погрешность ее измерения Dх, то результат измерения определится равенством X = Q + Dх, (1) откуда Dх = X – Q (2) Из выражения (2) следует, что погрешность измерения величины представляет собой разность между результатом измерения и действительной величиной .(абс. погр.) Так, если измеренная температура вещества 71,5° С, а действительная 71° С, то погрешность измерения составит Dх = 71,5 —71=0,5 С. Качество измерения лучше характеризуется относительной погрешностью, которая выражается отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины: dх = Dх/Q. По своей природе погрешности можно подразделить на систематические, случайные и промах. Систематическими погрешностями называются составляющие погрешности измерения, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины. К систематическим погрешностям относятся: инструментальные; погрешности установки, являющиеся следствием неправильной установки прибора (не по отвесу или уровню), методические. Случайными называются погрешности, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Они обнаруживаются при повторных измерениях, выполненных с одинаковой тщательностью. Источники случайных погрешностей - влияние различных неконтролируемых внешних условий. Случайная погрешность зависит от точности измерительных приборов и тщательности выполнения измерений. Промахом наз., существенно превышающие ожидаемую погрешность при данных условиях. Причинами промаха может быть неправильный отсчет по шкале, неправильная запись и др. Для учета влияния случайных погрешностей одну и ту же величину измеряют многократно. Наиболее достоверным значением, которое мы можем приписать измеряемой величине после большого числа измерений, заслуживающих одинакового доверия.

Термометры сопротивления.

Принцип действия термометров сопротивления (ТС) основан на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Качество ТС характеризуется его чувствительностью к изменению температуры и определяется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) a_Т, представляющим собой относительное изменение сопротивления DR/R на единицу приращения температуры Dt:

Металлы имеют положительный ТКС, а полупроводники – отрицательный. Это означает, что у металлов при увеличении температуры сопротивление увеличивается, а у полупроводников – уменьшается (рисунок 2.6). При этом по модулю ТКС полупроводников на порядок выше, чем у металлов.

Рис– Статические характеристики термометров сопротивления

Металлические ТС выполняются преимущественно из меди или из платины. Это связано с тем, что материалы ТС должны иметь большой и постоянный температурный коэффициент сопротивления, большое удельное сопротивление;их физические и химические свойства должны быть устойчивы при высоких температурах. Медь и платина наиболее полно соответствуют этим требованиям.

Медь– один из недорогостоящих металлов, легко получаемых в чистом виде. Медный ТС (ТСМ) имеет линейную зависимость сопротивления от температуры:

где R_t и R₀ – сопротивления ТСМ при температуре t и при температуре 0 ⁰С;

a_Т – температурный коэффициент сопротивления ТСМ.

Однако при температурах более 200 °C медь активно окисляется и поэтому не используется.

Платинаявляется наилучшим материалом для ТС. Недостатком платиновых ТС (ТСП) является нелинейная зависимость сопротивления от температуры, которая для области положительных температур может быть записана в виде

где R_t и R₀ – сопротивления ТСП при температуре t и при температуре 0 ⁰С;

a_Т и b_Т – температурные коэффициенты сопротивления ТСП.

Кроме того, платина – очень дорогой металл.

Существуют различные типы медных и платиновых ТС, отличающиеся градуировкой. Обозначение ТС состоит из числа, соответствующего сопротивлению ТС в омах при 0 ºС, и буквы, соответствующей материалу ТС. Например, тип ТС 50П означает, что ТС платиновый, а сопротивление ТС при 0 ºС равно 50 Ом.

Диапазон измерений металлических ТС составляет от –200 до 650 °С.

Конструкция промышленных проводниковых ТС показана на рисунке 2.4,б. ТС по внешнему виду и размерам аналогичны термопарам.

В металлической трубке 1 расположена тонкая проволока 2 из платины или меди, которая наматывается на каркас 3 из керамики, стекла или пластмассы. Проволока, которая является ЧЭ термометра, припаивается к выводным проводам, которые через изоляционные цилиндры 4 подводятся к разъему 5 в соединительном корпусе 6. ТС устанавливается на объекте измерения с помощью штуцера 7.

Полупроводниковые ТС называются термисторами. Они изготавливаются из оксидов металлов – марганца, кобальта и др. Наиболее часто используются кобальто-марганцевый термистор (КМТ) и медно-марганцевый термистор (ММТ), имеющие диапазоны измерения от –60 до 120°С и –60 до 160°С соответственно. Термисторы также имеют нелинейную зависимость сопротивления от температуры(см. рисуно

. (2.9)

Конструктивно термисторы представляют собой миниатюрные конструкции дисковой, шариковой и других форм с металлическими выводами (рисунок 2.7). Для защиты от влаги их покрывают слоем лака или стекла.

Рисунок 2.7 – Внешний вид термисторов

Достоинства термисторов – высокая чувствительность, малые габариты.

Основной недостаток всех ТС - большая инерционность (до 10 мин.).

Мостовые схемы с 2-х, 3-х проводными линиями связи

Мост. Схемы применяются для определения параметров терморез-в (рис)

R1,R2,R3,R4 – плечи мост. Сх.; а – b – диагональ питания; c – d – измерительная диагональ. При R1* R3 =R2*R4, Ucd=0 – мост находится в равновесии, это св-во использ. для определения величины в терморез-ре. И если вместо R4-Rt (сопртивление терморез-ра) получим R1*R3=R2*Rt тогда Ucd=0. Если T=\=0, то Ucd=f(T). Линия по которой осущ-ся электрическое преобразование наз. линией связи. (Rл - сопртивление линии связи). Преобразователи кот. передают информацию на расстояние – дистанционные измерители. (рис)

(R1+lRр)R4=R3{(1- l )Rр+R2+Rл1+Rt+Rл2} – условие равновесия, где участок, входящий в плечо а-с, 1-l - уч-к, входящий в плечо c-d.

2-х провод. мост. схема. – ее пар-ры зависят от изменения параметров линии связи; Недостаток: Самая худшая из всех мостовых схем; Большое влияние изменения сопротивления линии связи. Это связано с тем, что сопротивление обоих проводов оказываются в одном плече. Для уменьшения этого влияния использ. 3-х пров-я схема. (R1+l*Rр)*(R4+Rл3)={(I-l)(Rр+R2+Rл1+Rt)}*R3. Влияние линии связи резко уменьшается. В трех проводной существует одна точка шкалы, в которой погрешность от линии связи равна нулю, эта точка называется точкой симметрии. Она определяется из условия R1+lRр=R3 (рис)

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 341; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!