(6.2)

де — постійна часу термоперетворювача; — коефіцієнт тепловіддачі; m — маса; А — площа поверхні контакту; С питома теплоємність [8].

При стрибкоподібній зміні вимірювальної температури Q температура термоперетворювача Х(t) і динамічна похибка Д будуть змінюватися за експоненціальним законом:

, | (6.3)

де — температура термометра опору;

— температура середовища.

Тобто єдиний параметр, що визначає характер кривої — це постійна часу Тт. Відомості про цей параметр дозволяють покращити процес вимірювання досліджуваним засобом з метою зменшення динамічної похибки. Процедура визначення постійної часу приведена в методичці виконання роботи. В процесі визначення Тт необхідно реалізувати стрибкоподібну зміну вимірюваного параметра, що забезпечується внесенням ТО в середовище з іншою температурою, також необхідно забезпечити мінімальний вплив перетворювача на режим (температуру) середовища (=const). Тт визначається з допомогою графічної побудови динамічної характеристики в зоні регулярного режиму, причому вона лінеаризується шляхом використання логарифмічного масштабу координати динамічної похибки. Для термометрів опору постійна часу може змінюватися в діапазоні від кількох секунд до кількох хвилин. Вважається, що при Тт?9с — інерційність ТО мала; 9?Тт?80с — середня і при Тт?80с — велика. Інерційність суттєво залежить від теплоємності — а це значить захисної арматури.

Рисунок 6.2 – Лабораторна установка для повірки калібрування термометрів опору

При виконанні програми роботи використовується лабораторна установка (рисунок 6.2), яка складається з повітряного термометра 1 з керуючим пристроєм 5, термометрів опору (ТОП і ТОМ) 3, термістора 2, приладів для вимірювання активного опору 4, 6, еталонного ртутного термометра розширення. В якості термостата використовується лабораторна піч включення якої здійснюється блоком управління (БУ), який автоматично виключає електроживлення нагрівача при досягненні заданої температури. Управління виключенням здійснюється від платинового ТО. Активний опір термоперетворювачів вимірюється мостовим універсальним вимірювальним пристроєм (УВП) типу Р 4833, точність вимірювання якого до 0,01 Ом. В нагрівній камері також знаходиться напівпровідниковий термометр (НПТ), опір якого вимірюється цифровим мультиметром Щ 4313 з точністю до 1 Ома. Завдяки одночасному вимірюванню опору ТОП і термістора можна отримати калібрувальну таблицю останнього, причому ТОП використовується в якості еталонного засобу.

6.4 Порядок виконання роботи. Повірка термометрів опору

6.4.1 При виконанні лабораторної роботи індивідуальне завдання студентом формується і конкретизується викладачем на основі викладених в лабораторному практикумі пунктів в методичці виконання роботи.Здійснити зовнішній огляд термометра опору (ТОП або ТОМ) на відповідність наступним вимогам: непошкоджуваність ізоляції і затискачів в головці термометра; витки в чутливому елементі не повинні бути опущені, або закорочені.

6.4.2 Перевірити опір ізоляції ТО при температурі верхньої межі вимірювання протягом 1 хв. при цьому два затискачі ТО закорочують, друга точка при вимірюванні опору – металева гільза.

З допомогою універсального вимірювального приладу (УВП) типу

Р 4833.

6.4.3 Визначити електричний опір термометра опору (ТОП або ТОМ) при температурах 0 і 100°С з метою виявлення відповідності цих опорів значенням, що приведені в калібрувальних таблицях. Перевірку виконувати згідно методики, приведеної в [8]. Температура використовуваного середовища при цьому вимірюється еталонним ртутним термометром розширення. З метою забезпечення установленого режиму при вимірюваннях (врахування теплової інерції), вимірювання слід виконувати через 10-15 хвилин після внесення термоопору у вимірювальне середовище, це дозволить зрівнятись температурам ТО і середовища. Вимірювання еталонним термометром виконати перед початком кожного вимірювання і після нього. Для кожного значення температури виконати не менше трьох вимірювань.

При неможливості строгого забезпечення умов повірки ТО виконати її відповідно до завдання запропонованого викладачем. Результати повірки оформити у вигляді протоколу (таблиця 6.1). Зробити висновок про результати повірки, врахувавши, що відхилення опору чутливого елемента термометра опору від його номінального значення не повинно перевищувати 0,5% для ТОП І класу і 0,1% для ТОП і ТОМ ІІ і ІІІ класів.

Протокол

повірки технічних термометрів опору.Термометр опору_______________ тип___________

Еталонні прилади: ртутний термометр №____________;

Універсальний вимірювальний прилад №____________ тип___________

Таблиця 6.1 – Результати повірки термометрів опору

Виміряне УВП

типу Р4833 значення термоопору,

Rb, Ом | Покази

Еталонного ртутного термометра,

te°C | Значення

термоопору на основі еталонних показів,

Re,Ом | Похибки вимірювання

Абсолютна,,°С |

Відносна, ,% |

Приведена, , %

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6

Електричний опір R100=___________Ом,

відношення

––––––––––––––’

температурний коефіцієнт =____________1/град.

6.5 Обробка результатів

При дослідженні динамічних характеристик термоопору використовуємо формулу (6.3). Абсолютна похибка при повірці термоопору визначається з виразу

=tв - tз | (6.4)

де tв – середнєарифметичне значення температури, виміряної термоопором;

tз – дійсне значення температури, виміряної ртутним термометром.

Відносна і приведена похибки визначаються відповідно

| (6.5)

| (6.6)

де N – нормоване значення, яке чисельно дорівнює діапазону вимірювання термоопору.

6.6 Контрольні запитання

6.6.1 Принцип вимірювання температури термометрами опору.

6.6.2 Будова мідного та платинового термометра опору.

6.6.3 Вимоги, які ставляться до матеріалів, з яких виготовлюються термометри опору.

6.6.4 Порядок повірки термометрів опору.

6.6.5 Принцип дії електронного автоматичного моста.

6.6.6 Фізична суть явища теплової інерції.

6.6.7 Як визначається динамічна похибка термометрів опору ?

6.6.8 Від яких факторів залежить теплова інерція фізичного тіла ?

6.6.9 Переваги і недоліки вимірювання температури напівпровідниковими