В
измерительной технике для повышения точности часто применяют метод, в
основе которого лежит сравнение значения измеряемой величины со
значением величины, воспроизводимой специальной мерой. В этом случае
измеряется разностный (дифференциальный) сигнал, а так как мера обычно
обладает малой погрешностью, то обеспечивается высокая точность
измерения. Именно этот метод и лежит в основе работы измерительных мостов и потенциометров.

Обычно величину, воспроизводимую мерой, делают регулируемой и в процессе измерения …

В измерительной технике для повышения точности часто применяют метод, в основе которого лежит сравнение значения измеряемой величины со значением величины, воспроизводимой специальной мерой. В этом случае измеряется разностный (дифференциальный) сигнал, а так как мера обычно обладает малой погрешностью, то обеспечивается высокая точность измерения.

Именно этот метод и лежит в основе работы измерительных мостов и потенциометров.

Обычно величину, воспроизводимую мерой, делают регулируемой и в процессе измерения устанавливают ее значение точно равным значению измеряемой величины.

В измерительных мостах в качестве такой меры применяются сопротивления — реохорды, с помощью которых уравновешивается сопротивление термопреобразователя, изменяющееся при изменении температуры объекта.

В потенциометрах в качестве меры применяют обычно источники стабильного напряжения с регулируемым выходом В ходе измерений с помощью напряжения такого источника компенсируется ЭДС, генерируемая датчиком. В этом случае такой метод измерения называют компенсационным.

В обоих случаях задача последующих устройств (приборов) — только зафиксировать факт равенства измеряемой величины и меры, поэтому требования к ним существенно снижаются.

Определение температуры измерительными мостами

В качестве примера рассмотрим принцип действия измерительного моста в ручном режиме.

На рис.1.а представлена мостовая схема измерения температуры некоторого объекта регулирования ОР (или измерения ОИ). Основу такой схемы составляет замкнутая цепь из четырех резисторов RTC, Rp, Rl, R2, образующих так называемые плечи моста. Узлы соединения этих резисторов называют вершинами (а, b, с, d), а линии соединения противоположных вершин (a-b, c-d) — диагоналями моста. К одной из диагоналей (c-d, рис.1.а) подводится напряжение питания, другая (а-b) является измерительной или выходной. Именно такая схема и называется мостовой, что дало название и всему измерительному устройству.

Резистор RTC представляет собой первичный измерительный преобразователь температуры (термосопротивление), находящийся в непосредственной близости к объекту измерения (часто внутри него) и включаемый в измерительную схему с помощью проводов длиной до нескольких метров.

Основное требование к такому термопреобразователю — линейная зависимость его активного сопротивления RTC от температуры в требуемом диапазоне измерений:

где R0 — номинальное сопротивление термопреобразователя при температуре 0 (обычно 0 = 20°С):

— температурный коэффициент, зависящий от материала термопреобразователя.

Чаще всего используются металлические термосопротивления ТСМ (медные) и ТСП (платиновые), иногда их называют металлическими терморезисторами (МТР).

Переменный резистор Rp представляет собой высокоточный реохорд (мера), о котором говорилось выше, и служит для уравновешивания изменяющегося RTC. Резисторы R1 и R2 дополняют мостовую схему. В случае равенства их сопротивлений R1 = R2 мостовую схему называют симметричной.

Кроме того, на рис.1.а показаны ноль-прибор (НП) для фиксирования равновесия моста и стрелка со шкалой, отградуированной в градусах Цельсия.

Рис. 1. Измерение температуры измерительными мостами: а) в ручном режиме; б) в автоматическом режиме

Из электротехники известно, что условие баланса (равновесия) моста реализуется при равенстве произведения сопротивлений противоположных плеч моста, т.е. с учетом сопротивления проводов, которыми подключается датчик:

где Rп= Rп1+Rп2 — сумма сопротивлений проводов; или для симметричного моста (R1 = R2)

В этом случае напряжение в измерительной диагонали отсутствует и ноль-прибор п

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев