Соловцов В.К., Контрольно-измерительные приборы

Подождите немного. Документ загружается.

231

Рис. 175. Установка поверочная УТТ-4:

1 — потенциометр, 2 — термометр нормального элемента, 3 —

нулевой индикатор, 4 — переключатель термопар, 5 — пере-

ключатель полярности, 6 и 10 — сигнальные лампы, 7 — вы-

ключатель питания, 8 — миллиамперметр, 9 — переключатель

пределов миллиамперметра, 11 — переключатель батареи,

12, 13, 14 и 15 — декады магазина сопротивления, 16 — пере-

ключатель термометра, 17 — переключатель образцовых кату-

шек, 18 — корректор, 19 — зажимы для дополнительной образ-

цовой катушки сопротивления

чение температуры в печи контролируют с помощью образцовой

платиновой термопары.

Термостаты и трубчатые печи обеспечивают поверку всех ос-

новных видов технических приборов для измерения температуры.

В зависимости от требуемой точности при поверке темпера-

турных приборов используют соответствующую образцовую ап-

паратуру, в том числе лабораторные мосты, потенциометры и

другие приборы с классом точности не ниже 0,5.

Типовые поверки технических приборов наиболее удобно вы-

полнять на поверочных установках или стендах. Поверочная ус-

тановка УТТ-4 (рис. 175) предназначена для поверки термопар

и термометров сопротивления на образцовом потенциометре

Р-330 класса 0,015. В комплект установки, кроме потенциометра,

входят микровольтмикроамперметр Φ116/1, нормальный элемент

класса 0,005, измерительные катушки сопротивления с номиналь-

ными значениями 0,1; 1,0; 10 и 100 ом, а также другие вспомо-

гательные элементы, объединенные электрической схемой.

Поверяемые термометры сопротивления и термопары подсое-

диняют к поверочной установке через многожильные кабели свя-

зи, проложенные от термостатов к трубчатой печи. Регулировоч-

ное устройство, с помощью которого задаются необходимые зна-

чения температуры в трубчатой печи, располагают рядом с по-

верочной установкой.

Поверка термометров сопротивления на образцовом потенцио-

метре весьма трудоемка и сложна, так как, кроме операций по

балансировке потенциометра, необходимо регулировать величину

рабочего тока в цепи термометра и образцовых катушек сопро-

тивления. Значительно проще поверять термометры сопротивле-

ния на поверочной установке с образцовым мостом. При этом, од-

нако, следует учитывать, что через термометр сопротивления,

подключенный к мосту, протекает электрический ток и вызывает

нагрев обмотки термометра и изменение его сопротивления. Это

обстоятельство может повлечь определенные погрешности изме-

рения. С целью максимального устранения таких погрешностей

следует балансировать мост при кратковременных включениях

его источника питания только на момент, необходимый для визу-

альной оценки положения нулевого индикатора моста.

Лабораторные мосты и потенциометры применяют совместно

с встроенными или отдельными гальванометрами, по которым

определяется положение равновесия в измерительной схеме. При

работе с гальванометрами необходимо учитывать их основные

свойства.

Гальванометрами называют приборы высокой чувствительно-

сти с непосредственным отсчетом для измерения тока, напряже-

ния и количества электричества. В лабораторной практике чаще

применяют гальванометры магнитоэлектрической системы.

Гальванометры имеют равномерные неименованные шкалы,

которые градуируются по мере необходимости самим наблюда-

телем, производящим измерения. По способу отсчета гальвано-

метры разделяют на зеркальные и стрелочные.

Зеркальный гальванометр имеет на подвижной системе зер-

кальце. Роль указателя выполняет световой луч, отражаемый

от зеркальца на шкалу при освещении его неподвижным осветите-

лем. Луч света перемещается по шкале в зависимости от угла по-

ворота подвижной системы гальванометра. Чем дальше шкала

отстоит от зеркальца, тем больше чувствительность гальвано-

метра.

В переносных зеркальных гальванометрах (рис. 176) опти-

ческая система состоит из ряда зеркал с многократным отраже-

нием светового луча.

232

Гальванометры различают по чувствительности к току и на-

пряжению или по цене деления шкалы. Значения чувствитель-

ности или цены деления определяют при расстоянии шкалы

гальванометра от зеркальца подвижной системы, равном 1 м.

Так, например, цена деления 1

-9

а/мм означает, что при про-

хождении через гальванометр тока в 1

-9

а отклонение свето-

вого указателя по шкале, расположенной на расстоянии 1 м,

составит 1 мм.

Чувствительность к напряжению зависит от внутреннего соп-

ротивления гальванометра. Чтобы получить значение чувстви-

тельности к напряжению, чувствительность к току делят на

Рис. 176. Настольный зеркальный гальванометр со све-

товым отсчетом:

1 — осветитель, 2 и 9 — линзы, 3 — диафрагма, 4 — шкала, 5, 6,

7 и 8 — зеркала, 10 — зеркало подвижной части гальванометра

сопротивление гальванометра (или цену деления умножают на

сопротивление).

В отличие от других приборов магнитоэлектрической системы

гальванометры имеют рамки без металлического каркаса. Ка-

кие-либо успокоители подвижной части у них также отсутству-

ют. Это объясняется стремлением предельно уменьшить вес

подвижной части. Кроме того, при большой магнитной индукции

в воздушном зазоре металлический каркас приводил бы к чрез-

мерному успокоению подвижной части.

Однако отсутствие в гальванометре специальных успокоите-

лей не означает, что подвижная часть работает в режиме неза-

тухающих колебаний. Роль успокоителя выполняет сама рамка

гальванометра. При движении рамки в магнитном поле в ее про-

водниках, как в любых проводниках, движущихся в магнитном

поле, наводится электродвижущая сила, и если цепь рамки зам-

кнута, то через нее протекает индукционный ток. Взаимодейст-

вие этого тока и магнитного поля тормозит движение рамки.

Изменяя внешнее сопротивление, можно получить различную

степень успокоения подвижной части гальванометра.

233

Очевидно, что практическое применение гальванометра воз-

можно только в определенных границах степени успокоения.

Если успокоение слишком мало, то колебания подвижной си-

стемы будут продолжаться слишком долго. Если успокоение ве-

лико, то указатель будет слишком медленно перемещаться по

шкале. Максимальное значение сопротивления внешней цепи,

при котором колебания подвижной системы становятся апери-

одическими, называется критическим сопротивлением. Для схем,

имеющих большое сопротивление, необходим гальванометр с

большим критическим сопротивлением, для схем с малым сопро-

тивлением следует применять гальванометр с малым критическим

сопротивлением.

Если не имеется возможности подобрать гальванометр под

параметры схемы, то следует подключать рамку гальванометра

к схеме через шунты или добавочные сопротивления, обеспечи-

вающие нормальное успокоение. При этом в той или иной степени

снижается чувствительность гальванометра.

Кроме обычных магнитоэлектрических гальванометров, в ла-

бораторных мостах и потенциометрах применяют индикаторы с

гальванометрическими усилителями, которые обладают высокой

чувствительностью и небольшими габаритами. Такие индикаторы

встраиваются непосредственно в конструкцию переносного моста

или потенциометра.

На рис. 177 показан общий вид полуавтоматического потен-

циометра Р2/1 и принципиальная схема встроенного индикатора

с фотокомпенсационным усилителем. Индикатор состоит из пер-

вичного гальванометра с зеркалом на подвижной части, двух

селеновых фотоэлементов, показывающего стрелочного микро-

амперметра и осветителя.

Луч света от осветителя падает на зеркало первичного галь-

ванометра и отражается на фотоэлементы. Если оба фотоэле-

мента освещены одинаково, то в них протекают равные по зна-

чению токи, а в цепи микроамперметра ток равен нулю.

При подключении к зажимам Е

внешнего напряжения про-

исходит поворот зеркала первичного гальванометра. Распреде-

ление света между фотоэлементами изменяется, и в цепи микро-

амперметра и сопротивления r

возникает ток, равный разности

токов фотоэлементов. Ток в цепи гальванометра определяется

разностью измеряемого напряжения Е

и падения напряжения

на сопротивление r

. При высокой чувствительности гальвано-

метра этот ток очень мал и измеряемое напряжение практически

равно падению напряжения на сопротивление r

. Так как r

по-

стоянно, то ток через это сопротивление пропорционален измеряе-

мому напряжению. Усилительное действие такой схемы заключа-

ется в том, что весьма малые отклонения подвижной части пер-

вичного гальванометра приводят к значительному изменению

освещенности фотоэлементов и тока через сопротивление r

234

Рис. 178. Микровольтмикроамперметр

Ф116

Рис. 179. Схема термогальвано-

метрического усилителя:

— первичный гальванометр, Г —

термобатареи, Η — нагреватель, Г

—

показывающий гальванометр

Рис. 177. Полуавтоматический потенциометр Р2/1:

а — общий вид, б — схема индикатора; Л — осветитель,

Г — первичный гальванометр, Е —фотоэлемент, Μ — мик-

роамперметр

На таком же принципе построена схема фотокомпенсационно-

го микровольтмикроамперметра Ф116 (рис. 178), примененного

в качестве нулевого индикатора в поверочной установке УТТ-4.

Для повышения чувствительности прибора вместо фотоэлемен-

тов применены фотосопротивления, питаемые от источника вспо-

могательного напряжения.

Другой способ усиления малых токов использован в индика-

торе с термогальванометрическим усилителем (рис. 179). Индика-

тор состоит из первичного гальванометра с подвижной частью

на растяжках, блока термоэлементов и стрелочного гальваномет-

ра на кернах. На подвижной части первичного гальванометра ук-

реплена полая стеклянная стрелка, на которой намотана спи-

раль из голого нихромового провода диаметром 0,025 мм. Общее

сопротивление спирали около 600 ом. Спираль питается перемен-

ным током от сети через понижающий трансформатор и выполня-

ет роль нагревателя для двух термобатарей, расположенных по

обе стороны от стрелки. Каждая из термобатарей состоит из 20

термоэлементов, соединенных последовательно. Термобатареи

включены встречно в цепь рамки показывающего гальванометра.

При симметричном расположении стеклянной стрелки с на-

гревателем относительно горячих спаев термобатарей в цепи

показывающего гальванометра ток отсутствует, так как термо-

электродвижущие силы термобатарей равны между собой и на-

правлены встречно.

Малейшее отклонение стеклянной стрелки с нагревателем при-

водит к изменению степени нагрева обеих термобатарей, причем у

одной из них нагрев увеличивается, а у другой уменьшается.

В результате возникшего неравенства электродвижущих сил

термобатарей в рамке показывающего гальванометра будет

протекать ток и его подвижная система отклонится от нулевого

положения. Таким образом, малые токи, подведенные к первич-

ному гальванометру, вызывают появление усиленных токов в це-

пи вторичного показывающего гальванометра.

Индикатор с термогальванометрическим усилителем исполь-

зуется в переносном лабораторном мосте типа Р316.

§ 44. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОВЕРКИ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Для получения различных значений давления и разрежения

при поверке манометрических приборов используют поршневые

прессы и вакуумные насосы.

Рабочие пружинные манометры поверяют методом сравне-

ния с образцовыми пружинными манометрами или по показани-

ям грузопоршневого образцового манометра. В том и другом

случаях для создания определенных величин давления исполь-

зуют поршневой пресс, который является составной частью гру-

зового манометра. Возможно применение и отдельного пресса

236

с двумя штуцерами для подсоединения поверяемого и образцо-

вого манометров.

Поршневые прессы бывают с масляным, водяным и воздуш-

ным заполнением.

Пресс грузового образцового манометра имеет обычно мас-

ляное заполнение.

Заполнение водой необходимо только в тех случаях, когда

недопустимо попадание масла внутрь пружины поверяемого ма-

нометра, например при поверке кислородных манометров.

Рис. 180. Образцовый грузопоршневой манометр:

а — общий вид, б — устройство; 1— измерительная колонка, 2, 5, б

и 12 — запорные вентили, 3 u11 — стойки для поверяемых маномет-

ров, 4 — манометры, 7 — насос, 8 — гидропресс, 9 — штурвал, 10 —.

поршень, 13 — образцовые грузы

237

Грузопоршневые образцовые манометры типа МП (рис. 180)

выпускаются на максимальное давление 60, 600 2500 кгс/см

, III

класса (погрешность не выше 0,2%) для поверки технических

манометров общего применения и II класса (погрешность не вы-

ше 0,05%) для поверки образцовых пружинных манометров.

При постоянной эксплуатации грузопоршневого манометра

в поверочной лаборатории его наглухо закрепляют на рабочем

столе. Измерительная колонка должна быть установлена строго

вертикально.

Воздушные прессы с большим сечением поршня применяют

для поверки манометров и вакуумметров на небольшие пределы

давления и разрежения. Ручные воздушные прессы недостаточно

удобны в работе при поверке мановакуумметров и вакууммет-

Рис. 181. Установка для проверки вакуумметров и

мановакуумметров:

а — общий вид, б —схема; 1— насос, 2 — резервуар, :1—

контрольный прибор, 4 — поверяемые приборы, 5— вентиля

238

ров, так как они не обеспечивают получения высоких значений

вакуума. Кроме того, малейшая неплотность в поршне не дает

возможности удерживать в течение необходимого времени за-

данное значение разрежения и показания поверяемого прибора

непрерывно изменяются.

Более удобна для этой цели установка, состоящая из вакуум-

насоса, специального герметического сосуда и штуцера для под-

соединения поверяемого и образцового приборов. В сосуде соз-

дается вакуум с помощью насоса. Изменение значения вакуума

достигается кратковременным открыванием игольчатого запор-

ного вентиля, через который в сосуд поступает воздух из окру-

жающей атмосферы. На рис. 181 изображены общий вид и схема

такой поверочной установки. Вместо металлического сосуда

здесь применен стеклянный колокол, притертый к стеклянной

плите.

На трубах, соединяющих внутреннюю полость колокола с

насосом, расположены штуцеры для одновременной поверки не-

скольких мановакуумметров. Насос приводится в движение элек-

тродвигателем.

Для поверки профильных мембранных тягомеров можно ис-

пользовать приспособление, состоящее из стойки для крепления

Рис. 182. Приспособление для поверки мембранных тягомеров:

а — вид спереди, б — вид сзади

239

поверяемых приборов, сильфонной коробки и стеклянного U-об-

разного дифманометра (рис. 182). Сильфонная коробка растяги-

вается и сжимается с помощью червячного винта. Давление или

разрежение, которое при этом образуется, подается по соедини-

тельной трубке к механизму поверямых приборов и к контроль-

ному дифманометру. Процесс поверки сводится к сравнению по-

казаний дифманометра с показаниями поверяемого прибора. На

таком приспособлении можно одновременно поверять два тяго-

мера. Для поверки приборов на малые пределы измерения можно

использовать микроманометр с наклонной трубкой или U-образ-

ный дифманометр, заполненный спиртом.

§ 45. СТЕНД ДЛЯ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ

Для поверки газоанализаторов в лабораторных условиях

применяют смеси с заранее известным содержанием компонен-

тов. Электрические газоанализаторы на СО

обычно поверяют

Рис. 183. Схема для поверки газоанализаторов:

СІ, С2 ,Сз— баллоны с газовыми смесями, Μ — манометры, Ρ — редукто-

ры, ВК — воздушные переключатели, Др — дроссель,MB — дифманометр,

, Д

— поверяемые газоанализаторы

по трем смесям, содержащим 5; 10 и 15% СО

. Смеси приготов-

ляют в газгольдерах и при поверке пропускают с определенной

скоростью через датчик поверяемого газоанализатора. Более

удобно пользоваться специальными баллонами с газовыми сме-

сями, находящимися под высоким давлением. Баллоны заполня-

ют в заводских условиях смесями требуемого состава. Количест-

ва смеси в нормальном баллоне вполне достаточно для проведе-

ния поверки более 100 датчиков газоанализаторов.

Смесь газа из баллона (рис. 183) через редуктор, снижающий

давление, поступает в линию к датчику газоанализатора. Если

имеется несколько баллонов с разным составом смеси, то линии

от этих баллонов к датчику газоанализатора удобно подвести

через многоходовой воздушный кран. Простым переключением

крана можно изменить состав газа, поступающего к поверяемо-

му газоанализатору. Скорость прохождения газа через датчик

240