компенсаційні дроти
Наприклад, для ТХК застосовують хромель-копелеві дроти, а для ТХА один провід - мідний, а інший - константанових (60% Cu + 40% Ni). Як правило, вимірювальний прилад розташовується в приміщенні, де ведеться спостереження за температурою (приміщення операторної), в якому температура більш стабільна, ніж в зоні, де знаходяться клеми термопа- ри. Але все-таки температура в цій зоні (кімнатна температура) отлича- ється від температури градуювання термопари (0 0 С) і також, хоч і в малому ступені, схильна до коливань. В цьому випадку сумарна термо-ЕРС термометра буде занижена (в разі, якщо температура в зоні вільних кінців> 0 0 С) на величину термо-ЕРС між навколишнім температурою і градуировочной.
зв'язку з цим вільні кінці термопари або підлягають термоста- вання, або в показання термоелектричного термометра повинна бути внесена поправка.
Поправка на температуру вільних кінців термопари
лабораторних умовах температуру вільних кінців зазвичай підтримують рівної 0 ° С. Для цієї мети вільні кінці термоелектрі- чеського термометра, спаяні з мідними провідниками, занурюють в скляні пробірки з невеликою кількістю масла, поміщені, в свою чергу, в посудину Дьюара, наповнений тане льодом. При цьому не- обхідно, щоб вільні кінці були занурені в лід на глибину не менше (100-150) мм. При цьому способі компенсація температури свобод- них кінців не потрібно.
Якщо при вимірюванні температури не потрібна висока точність і при цьому температура в приміщенні, де проводяться вимірювання, змінюється непомітно, то вільні кінці термометра можуть перебувати при цій температурі, проте в цьому випадку їх слід занурити в посудину, запов- ненний маслом, температура якого повинна контролюватися з допомогою на гою скляного термометра. Цей спосіб підтримання сталості тем- ператури вільних кінців дозволяє контролювати їх температуру з похибкою ± (0,2-0,5) 0 ° С.
Для більшості випадків вимірювання температури в промислових умовах термостатування не є прийнятним варіантом з огляду на громіздкість термостатирует пристроїв і потреби в постійному за ними спостереження. В цьому випадку необхідно вводити поправку на тем- пературі вільних кінців. Вона повинна компенсувати різницю між
градуировочной температурою (0 ° С) і поточної температурою в помеще-
В даний час широко застосовується автоматичне введення поправки на температуру вільних кінців ТП за допомогою спеціальних пристроїв, що компенсують, які розташовуються окремо або вбудовуються в повторний прилад.
При підключенні термопар до вимірювальних пристроїв обов'язково виникають додаткові контакти між термопарою і сполучними провідниками. Існує кілька програмних і апаратних засобів забезпечення точності вимірювань за допомогою термопар, з яких найбільшого поширення набув метод схеми компенсації холодного спаю. Суть його полягає у введенні в вимірювальну ланцюг джерела напруги з Е.Д.С. рівною за величиною і протилежною за знаком термо е.р.с. контакту. Див схему рис.10. Зазвичай такі пристрої вже входять до складу готових вимірювальних модулів і контролерів для підключення термопар, і у користувача не виникає необхідності створювати і налаштовувати їх самому.
Отже, після вимірювання термо е.р.с. термопари залишається перетворити її в температуру. На жаль, у більшості термопар залежність термо е.р.с. від температури в деяких діапазонах має нелінійний характер. Для досягнення високої точності вимірювань термопари у всьому діапазоні робочих температур необхідна його калібрування. Найпростіший і найбільш точний метод калібрування полягає в складанні та розміщенні в пам'яті ЕОМ таблиці відповідності значень термо е.р.с. і температури, виміряної за допомогою зразкового термометра.
Основні джерела похибки при вимірюванні температури за допомогою термопар
Поганий контакт місця спаю і Розкалібрування
Для з'єднання різнорідних металів між собою найчастіше застосовуються пайка припоєм і зварювання. При температурах, близьких до точки плавлення припою, можливе порушення контакту і навіть розрив термопари. Термопари, з'єднані за допомогою зварювання, витримують вищі температури. Однак, при зварюванні структура і хімічний склад провідників можуть деградувати, що призводить до виникнення похибок. Розкалібрування термопари також може бути результатом хімічного зміни матеріалу термоелектродів піддією високих температур. Щоб зменшити такі похибки, можна вдатися до повторної калібрування або заміні термопари.
Шунтування термопари і гальванічний ефект
При високих температурах електричний опір матеріалів ізоляційних оболонок термоелектродів знижується і може стати менше опору самих електродів. Це еквівалентно включенню в ланцюг термопари шунтирующего резистора і утворення нового паразитного спаяний.
Також при високих температурах (особливо при вимірюванні температури рідини) можливе утворення (проникнення) електроліту всередині термопари і виникненню гальванічного ефекту, що призводить до помилок вимірювання.
Різні конструкції термопар
Конструктивне виконання термопар визначається умовами їх застосування.
а) занурюються і поверхневі;
б) стаціонарні і переносні;
в) одинарні, подвійні і потрійні;
г) Однозонна і багатозонні;
д) звичайні, водозахищені, вибухобезпечні і т.д.
Можуть бути різні поєднання цих виконань.
Випускаються одинарні (з одним чутливим елементом) і
подвійні (з двома чутливими елементами) термоелектричні
перетворювачі різних типів. Подвійні термопари застосовуються для з- виміри температури в одному і тому ж місці одночасно двома вто- річної приладами, встановленими в різних пунктах спостереження. Вони містять два однакових чутливих елемента, укладених в про- щую арматуру. Термоелектроди їх ізольовані один від одного і захисно го чохла.
Нині в усьому світі широкого поширення набули
термоелектричні перетворювачі, що виготовляються з термопарного
кабелю (рис. 2.13). Він являє собою гнучку металеву трубку з
розташованими всередині неї однієї чи двома парами термоелектродів, розташованими паралельно один одному. Простір навколо термо- електродів заповнене сильно ущільненої дрібнодисперсного мінеральною ізоляцією.
Мал. 2.13. Термопарний кабель з однією або двома парами термоелектродів:
- оболонка кабелю; 2 - мінеральна ізоляція (MgO); 3 - термоелектроди
РФ випускають термопарний кабель з двома типами термоелектродів: КТМС-ХА і КТМС-ХК (кабель термопарний з мінеральною ізоляцією в сталевій оболонці з хромель-алюмелеві або хромель-копелеві термоелектроди) діаметром від 0,9 до 7,2 мм з ізоляцією з електротех- ного периклаза. Оболонка кабелю виготовлена з жаростійкої сталі або сплаву. Термопарний кабель за рахунок високої щільності заповнення периклазом витримує вигин на 180 ° навколо циліндра діаметром, рав- ним п'ятикратному діаметру.
Переваги кабельних термопар:
вищі термоелектрична стабільність і робочий ресурс
в порівнянні з дротяними термопреобразователямі (в 2-3 рази);
можливість вигину, монтажу у важкодоступних місцях, в ка-
бельной каналах, при цьому довжина ТП може досягати 60-100 мет- рів. Термопари можна приварювати, припаювати або просто при- жиму до поверхні для вимірювання її температури;
малий показник теплової інерції, що дозволяє застосовувати їх
для реєстрації швидкоплинних процесів;
універсальність застосування для різних умов експлу-
ції, хороша технологічність, мала матеріаломісткість;
здатність витримувати великі робочі тиски;
можливість виготовлення на їх основі термопреобразователей в
захисних чохлах блочно-модульного виконання, що забезпечують щих додатковий захист термоелектродов від впливу ра- робочої середовища і створюють можливість оперативної заміни чув- ствительность елемента.