Одной ИЗ ОСНОВНЫХ причин погрешности измерительной схемы с термоэлементами является изменение температуры холодных спаев.
Шкала прибора (милливольтметра, гальванометра), в цепь которого включена термопара, обычно градуируется в едипицах температуры; прибор показывает истинную температуру лишь в том случае, когда температура холодного спая равна градуировочной.
Наиболее совершенным методом устранения влияния изменения тем.йературы холодного спая на показания измерительного прибора является метод автоматической компенсации погрешности термопар.
Для осуществления этого метода известно примеиеш- е зависящего от температуры сопротивления, расположеююго таким образом, чтобы его температура совпадала с температурой холодного спая термопары. В частности, известны устройства с последовательным включением указанного сопротивления и термопары в ОД1Ю из плеч моста, а также устройства с включением термопары последовательно с гальванометром, а сопротивления - в одно из плеч моста.
Основными недостатками таких устройств являются потеря значительной части мош,ности, развиваемой термопарой, и невозможность ко.мпенсацнп погрешности с достаточной точностью в случае значительных колебаний температуры.
Согласно изобретен по, в целях уменьшения потерь мощности, развиваемой терлюпарой, и повышения точности ко Мпенсации, нараллельно измерительному прибору, включенному в цепь термопары, подключена мостовая схема с большим входным сопротивлением, одно из плеч которой образовано вьпиезказанпым сопротивлением, выпоочненным нелинейным и имеющим температуру хо.юдиого спая.
В основе предложе)пюго устройства для автоматической компенсации погрешности термопар лежат с.ледующие теоретические соображения.
Как известно, э. д. с. Е термопары при температурах спаев Т и (, может быть представлена суммо ; двух э. д. с. той же термопары, из которых первая онределяется температзрами Т и То, а вторая температурами 7о и 7о.
Если Т - измеряемая температура, 7о - градуировочная температура холодного спая и То --- его действительная температура, то величина э. д. с. Е (То, Т,.) онределяет (в с.чучае отсутствия компгнсации) погрешность измерения.
Отклонение стрелки измерительного прибора, включенного в день термопары, пропорционально величине тока
. „ Е (Т, Го)
i -
где
г - сопротивление цепи прибора и термопары.
Для компенсации погрешности достаточно, чтобы через измерительный прибор дополнительно проходил ток
i, ii:).
Это условие обеспечивается подключением параллельно ивмерительному прибору мостовой схемы, одно из плеч которой образовано сопротивлением (термистором), имеющим нелинейную зависимость от температуры.
На фиг. 1 и 2 представлены принципиальная и ИОЛН2Я электрические схемы предложенного устройства; на фиг. 3 - характеристики полупроводникового сопротивлеиия.
На фиг. 1 обозначено: Т - термонара, ; ,;„,; - - добавочное сопротивление, Г, г-2, Лз, / - сопротивления, включенные но схеме моста. Сопротивление TI представляет собой полупроводниковоесопротивление(термистор), имеющее нелинейную зависимость от температуры.
Входное сопротивление моста со стороны прибора, Н1унтирующее после7;ний, легко может быть получено значительно превышающим сопротивление прибора, вследствие чего практически весь ток термопары проходит через прибор, т. е. потери мощности отсутствуют. По этой же причине не играет роли и изменение входного сопротивления моста при изменении температуры (за счет изменения сопротивления ri).
В предложенной схеме принципиальное значение имеет применение
полупроводниковых термосопротивлений.
Зависимость тока в диагонали моста от температуры сопротивления этого типа может быть представлена семейством кривых г f (7), имеющих вид, показанный на фиг. 3. Переход от одной кривой к другой осуществляется соответствующим изменением параметров моста. Кривые не пересекаются друг с другом, кроме заранее выбранных граничных точек. Часть кривых имеет по.Южительную кривизну, часть - отрицательную, а одна из кривых практически не отличается от прямой.
Имея возможность в достаточно HJHpoKHX пределах изменять форму кривой зависимости тока от температуры, можно всегда подобрать параметры схе.чы таким образом, чтобы ток в диагонали моста был тождественно равен току термопары
. (Г,, Го)
В случае применения металлических сопротивлений (для которых справедлив линейный закон зависи.мости сопротивления от телшературы) семейство кривых, аналогичных представлегп-гому на фиг. 3, располагается в очень узкой области выше .линейной зависимости, т. е. кривые оказываются обращеиными вогнутостью вниз. В то же время зависимость э. д. с. термопар от температуры, как правило, выражается кривой, обрап;енной вогнутостью вверх.
Достоинством предложенного устройства является также возможность использовать полн.ую шкалу прибора и, соответс.тве1шо, повысить точность измерений. Обычно прибор нмеет пи-салу, отградуированную от пуля до .максимально возможно ; разности температур холодного и горячего спаев термонары. Между тем измерения зачастую производятся лишь в ограниченном интервале температур. Таким образом, значительная часть шкалы прибора не используется. Применение предложенной схемы компенсации позволяет за величину Го выбрать не температуру, близкую к фактической
