Основы научных исследований и испытаний двигателей (стр. 27 )

схеме простого неавтоматического потенциометра обеспечивается постоянство рабочего тока сухого элемента E, в результа­те чего, т. е. измеряемая термо-ЗДС Ет пропорциональна перемещения движка l реохорда. Контроль за постоянством силы тока достигается переключением цепи сухого элемента E с термопары Ет на цепь нормального элемента , ко­торый создает постоянную ЭДС высокой точности, направленную встречно ЭДС сухого элемента Е. Переключение осуществляется переключателем на выходе с потенциометра, который переводится из положения И (измерение) в положение К (контроль).

При периодической связи термопары с измерительной цепью к входу потенциометра параллельно термопаре необходимо подключать конденсатор (рис. 5.1), который во время замыкания контактов за­ряжается до напряжения, равного ЭДС термопары, а при размыкании контактов разряжается, поддерживая напряжение на входе в потен­циометр.

Основное преимущество компенсационного метода измерения термо-ЭДС состоит в том, что результаты измерения не зависят от сопротивления цепи термоэлектрического термометра, т. к. в момент измерения сила тока в цепи термопары равна нулю.

Применение автоматических потенциометров позволяет применять одно - и многоточечные приборы, осуществлять запись температур на диаграммной бумаге, осуществлять дистанционную передачу показаний. В приборы могут встраиваться сигнализирующие и регулирующие уст­ройства. Класс точности равен 0,25 и 0,5 для полногабаритных потенциометров КСПЧ; 0,5 и 1,0 - для других модификаций (КСП3; КСП2, КСП1 и др.).

Заделка термопары на поверхности поршня может быть выполне­на с помощью капсюля (рис.5.2,а) или в пазу на поверхности с на­плавкой металла (рис. 5.2,6). Наиболее надежна заделка горячего спая термопары в капсюль

(в расплавленном состоянии) из того же или близкого по физическим свойствам материала. Обязательное усло­вие заделки - полное закрытие спая наплавкой или зачеканкой.

Схема малоинерционной термопары показана на рис. 5.2, в [25, 39]. В корпусе 1, выполненном из материала детали, располагают­ся хромалевый 4 и копелевый 5 полуконусы, изолированные друг от друга слоем слюды 3. На полированную верхнею поверхность термопа­ры напыливанием или электролитическим способом наносится слой ни­келя 2 толщиной 1... 10 мкм. ЭДС этой термопары будет соответство­вать температуре в плоскости контакта хромеля и копеля с никелем.

Термопара с потенциометром соединяется удлиняющими термоэлектродными проводами, которые лучше иметь из тех же материалов, что и термопара. Если же этих материалов нет, то должны применяться провода из материалов с аналогичными термоэлектрическими свойст­вами (термо-ЭДС). Например, для хромель-алюмелевой термопары при­меняются удлиняющие провода медь-константановые. Во избежание паразитных токов концы проводов должны быть при одинаковой темпе­ратуре.

Свободный конец термопары имеет 0°С при получении градуировочных характеристик. При температурах, отличающихся от 0 °С, вводятся поправки или применяются устройства для автоматического введения поправок [20].

Термометры сопротивления

Принцип измерения термометрами сопротивления основан на свойстве проводников или полупроводников изменять свое сопротив­ление при изменении температуры. Это изменение характеризуется температурным коэффициентом

Здесь , Ro - сопротивления при температурах t и 0°С.

Проводниковые термометры сопротивления изготовляются из ме­ди, никеля и платины, полупроводниковые - из окислов меди, кобаль­та, марганца и др. Температурный коэффициент для чистых металлов α=0,0035...0,0065, для полупроводниковых материалов этот коэффициент отрицательный и на порядок больше ( α =-0,024... 0,084 ). Сплавы металлов имеют меньший температурный коэффи­циент и в некоторых случаях он приближается к нулю (для мангани­на α=2*10-5 ).

Характеристика основных видов термосопротивлений приведена в табл. 5.2. Основные требования к материалам термосопротивлений - стабильность градуировочных характеристик и воспроизводимость результатов. Желательно также, чтобы они имели высокую чувствительность, линейность градуировочной характеристики, большое удельное сопротивление.

П л а т и н о в ы е термометры сопротивления являются лучшими из проволочных датчиков, но имеют высокую стоимость, поэто­му применяются в качестве образцовых и контрольных термометров. Выпускаются для диапазонов температур -50...1100 °С (с условным обозначением 1П), -100... 1100 °С (5П), -200... 1000 °С (10П), -260...1000 °С (50П, 100П), -260...300 °С(500П). Цифры в условном …

Таблица 5.2

Характеристика термосопротивлений

Тип, материал	Вид связи,		Пределы измеряемых температур,	Примечание
ТСП (пластина)	Нелинейная	1,391	-260…+1100	Образцовые и контрольные термометры
ТСМ (медь)	Линейная (-50…+180)	1,428	-200…+200	Технические термометры (воздух, вода, масло)
Никель	-	1,62	-60…+180	Малогабаритные термометры (большое удельное сопротивление)
Полупроводники (термисторы)	Отрицательная, нелинейная	0,08	-100…+300	Измерение температур деталей (поршень и др.), рабочих сред

*) - отношение сопротивлений преобразователей при 100 и 0 .

Обозначений показывают величину нормального сопротивления при 0 в . Диаметры проволоки от 0,05 до 0,5 мм. По точности измерения температуры платиновые сопротивления имеют 5 классов (с допускаемыми отклонениями параметров 0,5…0,8 % [17]). Для испытаний двигателей изготовляются малогабаритные датчики.

Медные термосопротивления имеют стабильные характеристики, что позволяет изготавливать взаимозаменяемые датчики. Применяются для интервалов температур -50…200 (с условными обозначениями 10 М, 50 М), -200…200 (100 М), с 2 по 5 классы точности (0,1…1 %). Недостатком медных термосопротивлений является окисляемость меди при высоких температурах, а также невысокое удельное сопротивление.

Никелевые термосопротивления имеют высокий температурный коэффициент () и большое удельное сопротивление (), что позволяет изготовлять малогабаритные термометры с большой чувствительностью. Недостатком является нестабильность температурного коэффициента, что усложняет возможности изготовления взаимозаменяемых датчиков [3]. Применяются для измерения температур воды, масла и воздуха во впускной системе.

Полупроводниковые термосопротивления-термисторы имеют высокую чувствительность, малые габариты, простую конструкцию. Коэффициент преобразования (чувствительность) на несколько порядков выше, чем у проволочных термосопротивлений. Недостатком является нелинейность и низкая воспроизводимость градуировочной характеристики, что требует их индивидуальной градуировки. Применяются термосопротивления типов ММТ (медно-марганцевые смеси), КМТ (кобальто-марганцевые смеси), кремниевые и др.

Принцип действия термометра сопротивления поясняется структурной схемой (рис. 5.3.). В первичном преобразователе (датчике) 1 измеряемая температура t вызывает изменение омического сопротивления . В звене 2 сопротивление приводит к изменению электрического тока . Питание схемы осуществляется посторонним источником с напряжением U. В измерительном приборе 3 ток преобразуется в перемещение (поворот) стрелки указателя , шкала которого обычно проградуирована в .