Измерение температуры с использованием терморезисторов

Задание

Для измерения сопротивления медного терморезистора в данной работе применен неуравновешенный мост ABCD, в одно из плеч которого включен терморезистор R_lt а в остальные три плеча - стабильные резисторы (рис. 4.5). Мост питается от источника напряжения постоянного тока. Ток / в микроамперметре, включенном в измерительную диагональ моста АС, является функцией измеряемой температуры 0. Сопротивление резисторов R = 100 Ом, а сопротивление регулируемого резистора /?2 выбирается так, чтобы началу заданного диапазона измеряемой температуры 0 соответствовало равновесие моста.

Для уменьшения влияния изменений сопротивлений проводов в линии Rji, соединяющих терморезистор R_t с остальной частью схемы, применена трехпроводная линия связи.

Требуется:

• - зарисовать схему электрического термометра, представляющего собой неуравновешенный мост со стандартным терморезистором типа ТСМ,
• - построить градуировочную характеристику / = F(0) при изменении 0 от 0°С до 100°С для электрического термометра,
• - с помощью электрического термометра измерить температуру окружающего воздуха,
• - определить зависимость температуры терморёзистора ©у от времени при его остывании на воздухе. Построить эту зависимость как функцию ©у = F(t).
• - определить время остывания терморезистора от 0 = = 100°С до 0 = 35°С.

Пояснения к работе

Равновесие моста имеет место при условии

или

где Rю - значение /?, соответствующее начальной точке диапазона измеряемой температуры ©о, например ©о = 0°С. Равновесие моста не нарушается при изменении Ид.

1. Собрать схему, приведенную на рис. 4.5, в которой стандартный медный терморезистор с номинальным сопротивлением 50 Ом при 0°С имитируется магазином резисторов Ry

Сначала следует установить значение R = 50 Ом, соответствующее температуре терморезистора 0_О = 0°С, и уравновесить мост при помощи резистора ^ПР^И напряжении питания моста U_n = 0,5 В. Затем, пользуясь номинальной статической характеристикой преобразования терморезистора, приведенной в табл. 4.2, установить R соответствующее температуре терморезистора 0 = 100°С.

Рис. 4.5. Принципиальная схема одинарного моста с трехпроводной линией связи (Яд = 2,5 Ом)

Далее, регулируя напряжение питания моста U_n, получить ток I в измерительной диагонали моста, равный 200 мкА.

Таблица 4.2

Характеристика преобразования медных терморезисторов типа ТСМ с номинальным сопротивлением 50 Ом при 0°С

Ток 11, протекающий по резистору Л/, рассчитывается по приближенной формуле

Убедиться, что рассчитанный ток /; не превышает допустимого значения, равного 10 мА, для используемого медного терморезистора. Сохраняя напряжение Un постоянным и задавая различные значения R в соответствии с номинальной статической характеристикой преобразования, можно получить градуировочную кривую / = F(@).

• 2. Для измерения температуры окружающего воздуха необходимо в цепи вместо резистора /?, включить медный терморезистор и подать напряжение U. Напряжение Un должно соответствовать значению, полученному при градуировке термометра. Температура воздуха определяется по показаниям микроамперметра по градуировочной кривой I = F(0).
• 3. Медный терморезистор, включенный в мостовую цепь, поместить в пар над кипящей водой. После этого следует вынуть медный терморезистор из пара и записывать показания микроамперметра через каждые 30 секунд до тех пор, пока изменение показаний микроамперметра за указанный интервал времени не станет меньше 1 мкА. По градуировочной кривой определить зависимость температуры терморезисторов Q_T от времени t при его остывании.
• 4. Составить отчет по требуемой форме.