Термоэлектрические термометры

Они состоят из приемника, указателя и соединительных прово­дов. Приемником является одна или несколько последовательно соединенных термопар.

Величина термо-э. д. с., развиваемая термопарой, пропор­циональна разности абсолютных температур горячего и холодного спаев, т. е.

Е = (аг-*х)(Тг-Т*), (2.7)

где «г и а* — коэффициенты теплопроводности.

На рис. 132 приведены градуировочные характеристики термо­пар хромель—копель 1, хромель—алюмель 2, платина—платино — иридий 4, для которых коэффициент С1=1.

Величину термо — э. д с. можно записать в следующем виде:

Е = сг — ех, (2.8)

где er=f(T), e*=f(T)—соответственно контактные разности по­тенциалов горячего и холодного спая, являющиеся функциями аб­солютной температуры.

Из рис. 132 видно, что для никелево-кобальтовой термопары характеристика 3 начинается не с нуля, а примерно с 300°С. Это значит, что колебания температуры холодного спая вплоть до 300°С не влияют на показания прибора, имеющего в качестве при­емника такую термопару. Для данной термопары вместо формулы (2.8) при 7’Г>300°С можно записать

E = (zr-ax)T*r. (2.9)

Величина термо-э. д.с. в авиационных термометрах измеряется с помощью гальванометра, работающего как вольтметр. Шкалы тер­мометров градуируются в градусах Цельсия.

В термоэлектрических термометрах основными погрешностями являются:

методическая погрешность, возникающая из-за изменения тем­пературы холодного спая;

инструментальная погрешность, проявляющаяся за счет измене­ния параметров гальванометра и сопротивления соединительных проводов при колебаниях температуры окружающей среды.

Компенсация методической погрешности осуществляется с по­мощью биметаллической пружины 2 (рис. 133).

Для компенсации инструментальной погрешности, возникающей из-за изменения сопротивления, последовательно в цепь рамки прибора включается сопротивление Rt (рис. 133) из полупроводни­ка с отрицательным температурным коэффициентом.

В настоящее время для измерения температуры газотурбинных двигателей применяются термометры типов ТГЗ-47, ТВГ-11,

2ТВГ-411, 2ТВГ-366, ТСТ-1 и др. Термометры ТГЗ-47 и ТВГ-11 име­ют одинаковые принципиальные схемы (рис. 133, б). Оба прибора измеряют температуру в пределах 300—900°С, име­ют неравномерные шкалы и отличаются друг от друга только конструкцией ука­зателей.

Приемником рассматриваемых при­боров являются четыре последовательно соединенных термопары Rt, которые че­рез соединительную панель (СП) под­ключаются к указателю. К рамке /?р _. указателя подвод тока осуществляется

НС’ кривые Рте7мИоРп°аТНЫе?>ЄрЄЗ ДВЄ СШІРальнь, е ПРУЖИНЬІ Ещ>. / — хрочель-копель; 2-хро — В ДЄПЬ Р^МКИ Включены СОПрОТНВЛвНИЯ: мель-алюмель: 3— ннкелевоко — Rt — ТЄМПЄратурНОЙ КОМПвНСаЦИИ, Rn —

на-платннонриднй добавочное сопротивление из нескольких

витков магнитного провода для подгонки прибора после сборки, Rn — подгоночное сопротивление для подгонки сопротивления ли­нии до величины 0,9—0,02 ом. R„ устанавливается непосредственно в соединительных проводах.

Устройство приемника показано на рис. 133. В трубку 2 из жа­ропрочной стали вставлена термопара 1. Изоляция термоэлектрод­ных проводов в трубке 2 и дальше обеспечивается керамической двухканальной трубкой 5. Поток газа входит в трубку 2 через от­верстие 3, где почти полностью тормозится, т. е. обеспечивается измерение температуры заторможенного газа. Через отверстие 4 газ выходит наружу. Так как технологически трудно получить одинаковые характеристики изготовляемых термопар, то все тер­мопары сортируются по группам градуировки. В каждую группу подбирают термопары с одинаковыми характеристиками, т. е. за­висимостями термо-э. д. с. от температуры и производят соответ­ствующую градуировку шкал указателей. На шкале указателя и крышке термопары выбивается, а в аттестате на прибор записы­вается индекс, присваиваемый каждой группе градуировки. Напри­мер: Гр. НК-СА, 3; Гр. Г; Гр. М и т. д. Запрещается установка указателя и термопары, имеющих разную группу градуировки.

Термометр 2ТВГ-411 является сдвоенным, объединяющим два прибора ТВГ-11. Он предназначен для измерения температуры газов двух турбореактивных двигателей. Указатель его имеет мар­кировку 2ТВГ-4. Термометр 2ТВГ-336 служит для измерения тем­пературы газов двух турбовинтовых двигателей в диапазоне 100— —800°С. От прибора 2ТВГ-411 он отличается только типом термо­пары и диапазоном измерения.

Термометр ТСТ-1 предназначен для измерения температуры газов турбостартера, обеспечивающего запуск авиадвигателя.

В электрических термометрах сопротивления для измерения температуры используется зависимость электрического сопротив­ления Rx теплочувствительного элемента от величины его темпера­туры

Я*-/?Л(1+Р/П. (2.10)

где pt — коэффициент, определяющий пропорциональность между R и t°:

Р/ = 4-Ю-3 1/0 С — для меди;

[3, = 6,5-10— 31/0 С — для никеля.

За последнее время широкое распространение получают тепло­чувствительные элементы из полупроводников, обладающих в 5— 10 раз большим температурным коэффициентом, чем металл.

В приемниках термометров масла, газов, воздуха проводник меди или никеля навивается на плоскую слюдяную пластинку (рис. 134). Полученный таким образом теплочувствнтельный эле­мент изолируется тонкими листочками слюды и помещается в защитный цилиндрический металлический корпус.

Для лучшего теплового контакта чувствительного элемента ■с окружающей средой между теплочувствительным элементом и защитным чехлом помещают металл с большой теплопроводно­стью (обычно серебряные лепестки, прилегающие к трубке и пластинке с проволокой).

В качестве указателей электрических термометров сопротивле­ния используют логометры. Наиболее распространенными термо­метрами сопротивления являются унифицированные термометры

А

-I

Рис. 134. Приемник электрического термометра сопротивления: / — никелевая проволока; 2—арматура (корпус); 3—слюдяные пла­стины; 4 — серебряные пластины; 5, 6 — уплотнительные прокладки

типа ТУЭ-48, 2ТУЭ-46 и 2ТУЭ-111, отличающиеся друг от Друга диапазоном измеряемых температур и некоторыми конструктивны­ми особенностями.

Температурная конструктивная погрешность в термометрах сопротивления возникает из-за влияния окружающей температуры на сопротивления в цепях указателя. Методическая погрешность возникает из-за дополнительного нагрева теплочувствительного элемента протекающим током. Для уменьшения температурной конструктивной погрешности в схемы логометров указателен вклю­чаются специальные сопротивления температурной компенсации.

В авиации, помимо электрических термометров сопротивления, находят применение биметаллические термометры. Принцип их действия подобен биметаллическим компенсаторам в термоэлектри­ческих термометрах.