УДЛИНИТЕЛЬНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОДЫ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ, ПОГРЕШНОСТИ ТЕРМОПАР

Удлинительные термоэлектроды. Свободные концы термопары лолжны находиться при постоянной температуре, лучше всего при 0°С (рис. 4). Однако не всегда возможно сделать термоэлектроды термопары настолько длинными и гибкими, чтобы свободные концы ее можно было разместить в достаточном удалении от рабочего спая (рис. 4). Кроме того, при использовании благородных металлов делать длинные термоэлектроды экономически невыгодно, поэтому приходится использовать провода от другого материала. Соединительные провода A₁ и B₁ (рис. 4), идущие от зажимов в головке термопары до места нахождения нерабочих спаев и выполняемые из дешевых материалов, называют удлинительными термоэлектродами. Чтобы при включении удлинительных термоэлектродов из материалов, отличных от материалов основных термоэлектродов, не изменилась термо‑э.д.с. термопары, необходимо выполнить два условия. Первое — удлини­тельные термоэлектроды должны быть термоэлектрически идентичны с основной термопарой, т. е. иметь ту же термо‑э.д.с. в диапазоне возможных тем-

                                                                               Рис. 4

ператур места сое­динения термоэлектрод-

ов в головке термопары (примерно в диапазоне от 0 до 100° С). И второе—места присоединения удлинительных термоэлектродов к основным термоэлектродам в головке термопары должны иметь одинаковую тем­пературу,

Для термопары платинородий — платина применяются удлинительные термоэлектроды из меди и сплава ТП, образующие тер­мопару, термоидентичную термопаре платинородий — платина в пределах до 150° С. Такие же удлинительные термоэлектроды с измененными знаками полярности применяют для термопары вольфрам — молибден. Для термопары хромель — алюмель удли­нительные термоэлектроды изготовляются из меди и константана. Для термопары хромель — копель удлинительными являются ос­новные термоэлектроды, но выполненные в виде гибких проводов.

Погрешность, обусловленная изменением температуры нерабо- ihx спаев термопары. Градуировка термопар осуществляется при температуре нерабочих спаев, равной нулю. Если при практическом использовании термоэлектрического пирометра температура нерабочих спаев будет отличаться от 0° С на величину ΔΘ₀ , то необходимо ввести соответствующую поправку в показания термометра.

Однако следует иметь в виду, что из-за нелинейной зависимости между э.д.с. термопары и температурой рабочего спая величина поправки к показаниям указателя ΔΘ, градуированного непосредственно в градусах, не будет равна разности температур ΔΘ₀ свободных концов, что очевидно из рис. 5.

Величина поправки ΔΘ связана с разностью температур свободных концов через коэффициент k (ΔΘ = ΔΘ₀∙k) называемый поправочным коэффициентом на температуру нерабочих концов. Величина k различна для каждого участка кривой, поэтому градуировочную кривую разделяют на участки по 100° С и для каждого участка определяют значение k.

В качестве примера устройства для автоматического введения поправки на температуру нерабочих спаев на рис. 6 схематично показано устройство ти па КТ-08. В цепь термопары и милливольтметра включен мост, одним из плеч которого является терморезистор R_Т из медной или никелевой проволоки, помещенный возле нерабочих спаев термопары (остальные плечи моста выполнены из манганиновых резисторов). При температуре бц мост находится в равновесии и напряжение на его выходной диагонали равно нулю. При повышении температуры нерабочих спаев сопротивление R_Т также увеличивается, мост выходит из равновесия и возникающее напряжение на выходной диаго­нали моста корректирует уменьшение термо‑э.д.с. термопары. Вследствие нелинейности термопар полной коррекции погрешности, обусловленной изменением температуры нерабочих спаев, при помощи описываемого устройства получить не удается, однако величина остаточной погрешности не превышает 0,04 мВ на 10 К.

Недостатком подобных устройств является необходимость в источнике тока для питания моста и появление дополнительной погрешности, обусловленной изменением напряжения этого источника.

Погрешность, обусловленная изменением температуры линии, термопары и указателя. В термоэлектрических термометрах для измерения термо‑э.д.с. применяют как обычные милливольтметры, так и низкоомные компенсаторы с ручным или автоматическим уравновешиванием на .предел измерения до 100 мВ.

В тех случаях, когда термо‑э.д.с. измеряется компенсатором, сопротивление цепи термо‑э.д.с., как известно, роли не играет. В тех же случаях, когда термо‑э.д.с. измеряется милливольтметром, может возникнуть погрешность, обусловленная изменением сопротивлений всех элементов, составляющих цепь термо‑э.д.с.; поэтому необходимо стремиться к постоянному значению сопро­тивления проводов и самой термопары.

В отечественных термоэлектрических термометрах при их градуировке учитывается сопротивление внешней относительно милливольтметра цепи, т. е. проводов и термопары (R_пр + R_ТП), равное 5 Ом. Регулировка сопротивления этой внешней цепи осуществ­ляется при помощи добавочной катушки сопротивления из манганина непосредственно при монтаже прибора.

Паразитные термо‑э.д.с. возникают вследствие наличия неод-нородностей в материалах и по данным, приведенным в работе, могут составлять для различных материалов 10—100 мкВ. В частности, для платиновой проволоки при протяженности распреде­ления температуры 30 мм и температурном градиенте 30 К/мм величина паразитной термо‑э.д.с. составляет 10 мкВ.