Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

Преобразователь приклеивается па поверхность испы­ туемой детали или конструкции и воспринимает ее де­ формацию, при этом изменяются размеры, удельное со­ противление материала и сопротивление преобразователя. По относительному изменению сопротивления преобра­ зователя можно определить механические напряжения, возникающие в детали или конструкции.

Для преобразователей применяется проволока из констаптапа,нихрома или железо-хромо-алюмиииевого сплава—

образователя: один «рабочий», другой — «нерабочий», ко­ торые включаются в два смежных плеча измерительного моста. Рабочий преобразователь наклеивается на поверх­

и той же проволоки, при одинаковом электрическом сопро­ тивлении и одинаковой технологии обладает характери­ стиками г = / (АШ), совпадающими с погрешностью до 1 %. Это дает возможность, получив указанную характеристику для одного из преобразователей данной партии, применять ее и для остальных преобразователей этой партпп.

г) Терморезисторы (термосопротивления)

Прохождение электрического тока по проводу сопро­ вождается выделением тепла, которое частично идет на нагревание провода, частично отдается в окружающую среду конвекцией, теплопроводностью и излучением.

При установившемся тепловом равновесии температура провода и его сопротивление зависят от тока в проводе и

325

от причин, влияющих на отдачу тепла в окружающую среду. К ним относятся размеры провода, его конфигура­ ция и арматура, температуры провода и среды, скорость движения среды, ее состав, плотность и др.

Указанные зависимости используются для измерения температуры, скорости, плотности и состава газовой среды по сопротивлению провода. Провод, предназначенный для указанной цели, является измерительным преобразо­ вателем и носит название терморезистора.

При применении терморезистора необходимо создать условия, в которых измеряемая неэлектрическая величина оказывает наибольшее влияние на сопротивление термо­ резистора, а остальные величины, наоборот, по возмож­ ности не влияют на него.

Следует стремиться к уменьшению теплоотдачи, воз­ никающей благодаря теплопроводности выводных зажимов проводов и лучеиспусканию. При длине провода, в 500 плп большее число раз превосходящей его диаметр, отда­ чей через теплопроводность выводных зажимов провода можно пренебречь. Отдачей тепла излучением можно пре­ небречь, если разность температур провода и среды не превышает 100° С.

Рассмотрим газоанализаторы, ' в которых терморези­ сторы применяются для определения содержания газа в газовой смесиСмесь из двух газов, не вступающих друг с другом в химическую реакцию, имеет теплопровод­ ность, равную средней арифметической из теплопровод-

Измерив теплопроводность смеси Я-12 и зная теплопро­ водности и Я2 , можно определить процентное содержа­ ние одной из составляющих газовой смеси. При этом необ­ ходимо, чтобы температура терморезистора, а следова-

326

тельио, ц его сопротивление при прохождении по нему тока / = const зависели только от теплопроводности смеси К12, т. е. чтобы

r = /$.is) или ;- = А(в).

Газоанализатор углекислого газа (рис. 13-7) имеет два одинаковых терморезистора: i\ и г2 , включенных в два смежных плеча моста. Первое, рабочее находится в ка­ мере, в которой проходит газовая смесь, второе, нерабочее расположено в камере с воздухом. На шкале измери-

няются для измерения температур. Они изготовляются обычно из проволоки, материал которой должен обладать большим температурным коэффициентом сопротивления: платина (до 500 °С), никель (до 300 °С), медь (до 150 °С). Проволоку наматывают на каркас из пластмассы или слюды п помещают в защитную оболочку, размеры и форма которой определяются назначением термометра.

Сопротивление термометра обычно 50 или 100 Ом. По сопротивлению преобразователя определяют его темпера­ туру, а следовательно, и температуру окружающей его среды.

Для измерений часто применяют схему неуравновешен­ ного моста с магнитоэлектрическим логометром (рис. 13-8). Три плеча моста г1 ? г2 , г3 выполнены из манганина, четвер­ тое гт — терморезистор. Две рамки логометра (гЛ 1 и гЛ 2 ) включены в диагональ моста. Общая точка их через сопротивление г5 соединена с вершиной моста г.

327

При равновесии моста (г3 = 7 3 , t\ — 7- Т , гЛ 1 = 7 Л 2 ) , когда потенциалы точек б л в одинаковы, в рамках логометра идут одинаковые токи встречного направления. При нарушении равновесия токи в рамках логометра изме­ няются. Их приращения Д / Л 1 и Д / Л 2 не равны и имеют про­ тивоположные знаки, это вызывает поворот стрелки логометра. Угол поворота

Изменение сопротивления проводов, соединяющих тер­ морезистор с мостом, вызванное изменением температуры окружающей среды, вызывает погрешность в измерении температуры.

Для устранения этой погрешности одна из вершин

сопротивлений соединительных проводов не влияет на условия равновесия моста (гх г3 = г2 ?-т ), а при отсутствии равновесия оно значительно меньше влпяет на токи в ка­ тушках логометра.

Большой интерес для измерения температур представ­ ляют объемные полупроводниковые резисторы с темпера­ турным коэффициентом сопротивления, примерно в 10 раз большим, чем у металлов (от —0,03 до —0,05 1/°С).

Полупроводниковые терморезисторы (типа ММТ) из­ готовляются керамическими методами пз различных окис­

ковые терморезисторы не обладают взаимозаменяемостью и не получили массового распространения в термометрах сопротивления.

д) Электролитические преобразователи

Концентрацию электролита можно определит^по его сопротивлению гх, так как удельная электрическая прово­ димость электролита зависит от его концентрации.

328