Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

трода служит покрытый платиновой чернью платиновый электрод, к которому непрерывно подводится газообразный водород. Потен­ циал такого электрода зависит от концентрации водородных ионов в растворе.

Практически измерить абсолютную величину пограничного по­ тенциала нельзя, этот потенциал можно измерить относительно дру­ гого потенциала. Поэтому гальванический преобразователь всегда состоит из двух полуэлементов, электрически соединенных друг с дру­ гом: рабочего (индикаторного) полуэлемента, представляющего собой исследуемый раствор с электродом, и сравнительного (нормального, образцового) полуэлемента с неизменным пограничным потенциалом, состоящего из электрода и раствора с постоянной концентрацией.

В качестве сравнительного полуэлемента может быть использован водородный электрод с нормальной постоянной концентрацией водо­ родных ионов. При промышлен­ ных измерениях применяется более удобный сравнительный каломельный электрод.

На рис. 257 показано устрой­ ство преобразователя для изме­ рения концентрации водород­ ных ионов. Образцовым полу­ элементом служит каломельный полуэлемент. Он представляет собой стеклянный сосуд 4, на дно которого помещено неболь­

шое количество ртути, а-поверх нее — паста из каломели (Hg2 ül2 ). Сверху пасты налит раствор хлористого калия (KCl). Потенциал воз­ никает на границе каломель — ртуть. Для контакта со ртутью в дно сосуда вставлен платиновый электрод 5.

Потенциал каломельного электрода зависит от концентрации ртути в каломели, а концентрация ионов ртути, в свою очередь, зави­ сит от концентрации ионов хлора в растворе хлористого калия. В исследуемый раствор погружен водородный электрод 1. Оба полу­ элемента соединены электролитическим ключом, представляющим собой трубку 2, обычно заполненную насыщенным раствором KCl и закрытую полупроницаемыми пробками 3. Э. д. с. такого преобра­ зователя является функцией pH.

В приборах промышленного типа вместо рабочих водородных электродов используются более удобные сурьмяные или хингидронные электроды. Широко применяются также стеклянные элек­ троды. •*

Для измерения э. д. с. гальванических преобразователей в ос­ новном используются приборы с компенсационными схемами. Для стеклянных электродов измерительная схема должна иметь высокое' входное сопротивление,так как внутреннее сопротивление стеклянных электродов достигает 100—200 МОм.

При измерении pH с помощью гальванических преобразователей необходимо вносить поправки на влияние температуры.

345

Большое распространение pH-метры получили для контроля тех­ нологических процессов в нефтяной, текстильной, химической, коже­ венной, пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве.

Мапштоупругие индукционные преобразователи. Магнптоупругие индук­ ционные преобразователи основаны на использовании известного в теории ферро­ магнетизма обратного аффекта Видемана.

Если ферромагнитпыіі цилиндр (рис. 258, а) поместить в продольное пере­

346

ствует. При работе же в неравновесном режиме погрешность будет значительно меньше, чем в случае двухпроводной схемы.

Рис. 259. Схемы включения преобразователя термометра сопро­ тивления: а — двухпроводная мостовая; б — трехпроводная мо­ стовая; в — мостовая неравновесная с логометром

Сопротивление г0 служит для подгонки нулевой точки шкалы (для уравнове­ шивания моста при начальной, измеряемой температуре). Сопротивление і\, (уравнительное) дополняет сопротивление проводов до значения, принятого при градуировке (5 или 15 Ом). Д л я подгонки сопротивления г у в схоме предусмотрено сопротивление г к (контрольное), которое равно значению сопротивления пре­ образователя, соответствующего определенной отметке на шкало прибора. Включив гк вместо г т в плечо моста, уменьшают сопротивление г у до тех пор, пока стрелка логометра не станет на указаннуао выше отметку шкалы. После этого со­ противление г и закорачивают.

Если сопротивление гх выбрано равным сопротивлению плеча моста с пре­

где Агт — положительное ИЛИ отрицательное изменение сопротивления преобра­

347

Как видно из этого уравнения, при изменении температуры, а следовательно,

иД/'т токи в рамках логометров изменяются одновременно п приращения токов имеют разные знаки. При Агт = О

'Р2

нее градуируются в градусах для определенной градуировки термонары и опре­ деленного значения внешнего сопротивления.

С целью подгонки внешнего сопротивления до значения, при котором про­ изводилась градуировка (0,6; 5; 15; 25 Ом), милливольтметры снабжаются под­ гоночными уравнительными сопротивлениями.

В этих термометрах возможна погрешность от изменения сопротивления термопары и проводов. Сопротивление термопары изменяется с изменением глу­ бины погружения, т. е. с изменением соотношения нагретой и холодной частей термопары. Кроме того, изменение глубины погружения термопары вызывает также изменение погрешности, обусловленной наличием тепловых потерь пре­ образователя. Поэтому глубина погружения термопары выбирается в соответ­ ствии с паспортными данными термопары и не должна произвольно изменяться.

Сопротивление проводов изменяется при колебаниях температуры воздуха. Д л я уменьшения влияния изменения сопротивления термопары и проводов целе­ сообразно применять милливольтметры с малым потреблением (с большим внут­ ренним сопротивлением).

Изменение температурных условий влияет на милливольтметр (на сопротив­ ление рамки), что тоже вызывает погрешность.

Изменение температуры свободных концов термопары приводит к изменению показаний милливольтметра. Д л я устранения влияния температуры свободных концов применяются различные методы введения поправок. Кроме методов, рас­ смотренных в § 43, используются полуавтоматический и автоматические способы введения поправок.

348

Полуавтоматический способ заключается в том, что при отключенной тер­ мопаре стрелка милливольтметра корректором устанавливается на отметку шкалы, соответствующую температуре свободных концов термопары. После этого прибор будет автоматически вводить нужную поправку. При изменении темпера­ туры свободных концов необходимо соответственно изменить положение стрелки милливольтметра при отключенной термопаре.

На ртгс. 201 показан способ автоматического введения поправки. Д л я этого последовательно в цепь термонары и милливольтметра включается неравновес­ ный мост, у которого сопротивление і\ выполнено из меди и находится в зоне температуры свободных концов термопары: сопротивления r2, г3 и rt сделаны из манганина.

При градуировке мост находится в равновесном состоянии. При отклонении температуры свободных концов термопары в процессе эксплуатации от значения, при котором производилась градуировка, на диагонали моста аб появляется раз­

исключается влияние сопротивления проводов и термопары, и, кроме того, по­ тенциометры имеют более высокий класс точности (0,2—0,5), чем милливольт­

цию плті регулирование.

Д л я исключения влияния температуры свободных концов термопары в схеме потенциометра предусмотрено термосопротпвленпе (рис. 183). Это сопротивление расположено на зажимной плате потенциометра, к которой с помощью удлини1

изменяется компенсирующее напряжение и показания потенциометра остаются неизменными.

Погрешность, обусловленная тепловыми потерями преобразователей термо­ метров сопротивления п термоэлектрических термометров. Любой термометр по существу измеряет температуру топлочувствительного элемента своего преобра­ зователя, помещенного в газовую или жидкую среду. Температура же теплочувствительного элемента всегда отлігчается от температуры среды.

Разность температур среды и теплочувствительной части преобразователя объясняется наличием постоянного теплообмена между средой и преобразова­ телем вследствие тепловых потерь.

Предположим, что преобразователь термометра погружен в измеряемую среду (рис. 262). Нижний конец преобразователя, содержащий чувствительную часть, находится в измеряемой среде, а верхний выступающий конец — вне ее. Допустим, что температура окружающего воздуха, в котором находится высту­ пающий конец преобразователя, ниже, чам температура t контролируемой среды. Тогда от более нагретого конца преобразователя тепло будет переходить в менее

349