Термоэлектрические и детекторные приборы применение принцип работы доклад
Обновлено: 05.07.2024
Термоэлектрические приборы в основном применяются как высокочастотные амперметры и вольтметры с относительно невысокой чувствительностью. Завод Вибратор выпускает термомиллиамперметры типа Т15, класса 1 с пределами измерения 30 - 300 ма ( 4 предела) в диапазоне частот 20 гц - 10, 20 Мгц. [18]
Термоэлектрические приборы применяются для измерения переменных токов с частотой до нескольких десятков мегагерц. Необходимо учитывать, что вследствие поверхностного эффекта активное сопротивление подогревателя с увеличением частоты возрастает. Поэтому на высоких частотах показания термоэлектрических приборов бывают несколько завышены. [20]
Термоэлектрические приборы с контактными термопреобразователями имеют особенность, заключающуюся в том, что при работе на постоянном токе показания их оказываются, хотя и незначительно, зависящими от направления измеряемого тока. Причиной этого явления служит эффект Пельтье, заключающийся - в поглощении или выделении тепла в спае двух разнородных металлов в зависимости от направления тока, проходящего через спай. От этого недостатка свободны приборы с бесконтактными термопреобразователями, но они менее чувствительны и имеют большее собственное потребление энергии. Указанное свойство контактных термопреобразователей нужно учитывать при поверке и градуировке термоэлектрических приборов на постоянном токе и обязательно делать два отсчета при различных направлениях тока, беря затем среднее арифметическое из обоих показаний. [21]
Термоэлектрические приборы обеспечивают большую точность, чем тепловые, они также более чувствительны, и их показания мало зависят от температуры окружающей среды и от частоты измеряемого тока. Эти приборы находят очень широкое применение для измерений в цепях токов высокой частоты. [23]
Термоэлектрические приборы изготовляют в виде щитовых и переносных; они отличаются высокой точностью измерений. Главным их недостатком является малая перегрузочная способность термопреобразователя - они выдерживают перегрузку по току примерно в 1 5 раза. [25]
Термоэлектрические приборы имеют невысокую чувствительность и используются только для измерения токов высокой частоты. Детекторные приборы широко используют для измерения переменных токов и напряжений различных диапазонов частот. Разновидностью детекторных приборов являются ламповые вольтметры, в которых для детектирования и усиления применяют электронные лампы. Применение усилителей позволяет повысить чувствительность прибора. Напряжение от нескольких десятых долей вольта и выше можно измерять простейшими детекторными приборами, не применяя усилителей. Обычно промышленные вольтметры имеют усилитель, что позволяет измерять весьма малые напряжения. Для измерения больших напряжений они имеют многопредельный делитель напряжения, позволяющий расширить пределы измерения. [26]
Термоэлектрические приборы состоят из двух основных частей - термоэлемента и чувствительного прибора магнитоэлектрической системы. Работа прибора основана а преобразовании переменного тока с помощью термоэлемента в постоянный ток, который измеряется прибором постоянного тока магнитоэлектрической системы. [27]
Термоэлектрические приборы могут быть отградуированы на постоянном токе, переменном токе низкой частоты или на токе радиочастоты. [28]
Термоэлектрические приборы градуируются на переменном токе той частоты, в диапазоне которой они будут работать. [30]
Термоэлектрический измерительный прибор представляет собой сочетание термоэлектрического преобразователя и электроизмерительного механизма постоянного тока. Применяется для измерения силы и напряжения (реже мощности) электрического тока, особенно при несинусоидальных токах и на повышенных частотах.
Рис. 11.9. Схема термоэлектрического амперметра
На рис. 11.9 изображена схема термоэлектрического амперметра. Измеряемый ток проходит через подогреватель П (обмотка с большим удельным сопротивлением) и нагревает его. Спай термопары Т прикреплен к подогревателю или находится вблизи него. ЭДС термопары создает ток, проходящий через магнитоэлектрический прибор. Таким образом, показания термоэлектрического прибора пропорциональны мощности, расходуемой на нагревание подогревателя (т.е. квадрату действующего значения тока в нем). Поэтому шкала такого прибора почти квадратична и градуируется в единицах действующего значения тока (в случае вольтметра - действующего значения напряжения).
Показания термоэлектрического измерительного прибора слабо зависят от частоты (поэтому они применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока) и формы кривой тока или напряжения. В наиболее точных приборах (до 100-150 мА) для ограничения потерь тепла подогреватель вместе с термопаройпомещают в вакуумный стеклянный баллон.
Рис. 11.10. Схема детекторного прибора
Детекторный прибор - это совокупность выпрямителя (детектора) и магнитоэлектрического измерителя. Такое сочетание вызвано необходимостью измерения малых токов и напряжений переменного тока. Наибольшее распространение получила мостовая схема с двухполупериодным выпрямителем (рис. 11.10). Если подобрать здесь все четыре диода одинаковыми, то сопротивления переменному току по обоим направлениям будут также одинаковыми. Через прибор проходит ток в обе половины периода в одном направлении, вдвое увеличивая значение вращающего момента
Детекторные приборы широко применяют для измерений переменных токов и напряжений и часто используют в комбинированных приборах - авометрах.
В отличие от приборов переменного тока всех других систем детекторные приборы измеряют среднее, а не действующее значение переменного тока и напряжения. Градуируют шкалы этих приборов в действующих значениях, поэтому детекторные приборы не пригодны для измерений в цепях несинусоидальных токов.
С принципом действия электромеханических приборов можно ознакомиться в специальной литературе.
11.5. Аналоговые электронные вольтметры
Аналоговый электронный вольтметр представляет собой сочетание электронного преобразователя с магнитоэлектрическим измерителем.
Различают аналоговые электронные вольтметры постоянного, переменного, импульсного токов, фазочувствительные, селективные, универсальные, которые используются для измерения напряжения в радиоэлектронных цепях.
Схема аналогового электронного вольтметра постоянного тока представлена на рис. 11.11.
Рис. 11.11 . Схема аналогового электронного вольтметра постоянного тока
Электронные вольтметры переменного тока отличаются от схемы 11.1 тем, что в них дополнительно вводится преобразователь обеспечивающий выпрямление переменного тока (преобразование его в постоянный ток). Преобразователи ставят либо после входного устройства, либо после деления постоянного тока.
Вольтметры, построенные по первой схеме, характеризуются широким частотным диапазоном 20 Гц - 1000 МГц, но недостаточно высокой чувствительностью. Вольтметры, построенные на второй схеме обладают сравнительно узким частотным диапазоном 10 Гц - 20 МГц, определяемым полосой пропускания усилителя переменного тока, но более высокой чувствительностью.
Универсальные аналоговые электронные вольтметры, предназначенные для измерения в цепях постоянного и переменного токов, строятся по схеме рис. 11.12.
Рис. 11.12. Схема универсального аналогового электронного вольтметра
Характеристики аналоговых электронных вольтметров переменного тока и характер их шкал в основном определяются схемой электронного преобразователя (детектора). Различают преобразователи амплитудного, средневьшрямленного, среднеквадратического значений, преобразующие переменное напряжение в постоянное, пропорциональное по уровню соответственно амплитудному, средневыпрямленному и среднеквадратическому значениям измеряемого напряжения.
По частотному диапазону аналоговые электронные вольтметры переменного тока делятся на низкочастотные и, высокочастотные, сверхвысокочастотные.
На показания аналоговых электронных вольтметров в значительной степени влияет форма кривой измеряемого напряжения.
При измерении напряжения синусоидальной формы кривой большинство аналоговых электронных вольтметров, независимо от схемы измерительного преобразователя, показывают среднеквадратическое значение напряжения с погрешностью, не превышающей погрешность вольтметра.
При измерении напряжения несинусоидальной формы кривой показания вольтметра зависят от схемы входа, преобразователя и градуировки шкалы.
С вопросами измерения напряжений несинусоидальной формы электронными аналоговыми вольтметрами можно ознакомиться в специальной литературе.
измерительный, прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями. Термопреобразователь состоит из термопары (См. Термопара) (или нескольких термопар) и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток (рис.). Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэдс, измеряемая магнитоэлектрическим измерителем. Для расширения пределов измерения термопреобразоватслей (по току от 1 а и выше) используют высокочастотные измерительные трансформаторы (См. Измерительный трансформатор) тока.
Т. п. обеспечивают сравнительно большую точность измерений в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы кривой тока, протекающего через нагреватель. Их основные недостатки — зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительное собственное потребление мощности, недопустимость больших перегрузок (не более чем в 1,5 раза). Применяются преимущественно для измерения действующего значения силы переменного тока (от единиц мка до нескольких десятков а) в диапазоне частот от нескольких десятков гц до нескольких сотен Мгц с погрешностью 1—5%.
Лит.: Червякова В. И., Термоэлектрические приборы, М.— Л., 1963; Электрические измерения, под ред. А. В. Фремке, 4 изд., Л., 1973; Шкурин Г. П., Справочник по электро- и электронно-измерительным приборам, М., 1972.
Схемы термоэлектрических приборов для измерения тока: а — контактная, с одной термопарой; б, в — бесконтактные, с одной и с несколькими включенными последовательно термопарами; г — с включением через высокочастотный трансформатор тока ТТ; Ix — измеряемый ток; rн — нагреватель; rt — термопара; ИМ — магнитоэлектрический измеритель.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Полезное
Смотреть что такое "Термоэлектрический прибор" в других словарях:
термоэлектрический прибор — Прибор электрического неразрушающего контроля, основанный на термоэлектрическом методе. [ГОСТ 25315 82] Тематики контроль неразрушающий электрический Обобщающие термины средства электрического неразрушающего контроля … Справочник технического переводчика
термоэлектрический прибор — termoelektrinis įtaisas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. thermoelectric device vok. thermoelektrisches Gerät, n rus. термоэлектрический прибор, m pranc. dispositif thermoélectrique, m … Fizikos terminų žodynas
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ — служит для измерения силы тока (реже напряжения и мощности); представляет собой магнитоэлектрический измерительный прибор, измеряющий электродвижущую силу термопреобразователя, нагревательный элемент которого включается в исследуемую… … Большой Энциклопедический словарь
термоэлектрический прибор измерительный — служит для измерения силы тока (реже напряжения и мощности); представляет собой магнитоэлектрический измерительный прибор, измеряющий эдс термопреобразователя, нагревательный элемент которого включается в исследуемую электрическую цепь. Для… … Энциклопедический словарь
термоэлектрический модуль на элементах Пельтье — 2.3 термоэлектрический модуль на элементах Пельтье: твердотельный термоэлектрический прибор, состоящий из разнородных полупроводниковых материалов, который скомпонован таким образом, что тепло передается образцу или отводится от образца в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР — представляет собой сочетание термоэлектрич. преобразователя с электроизмерит. механизмом пост. тока. Применяется для измерения силы и напряжения (реже мощности) электрич. тока, особенно при несинусоидальных токах и на повыш. частотах. Схема… … Физическая энциклопедия
Прибор термоэлектрический — Прибор термоэлектрический – измерительный, прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, основанный на Зеебека эффекте. Состоит из термопары в кач ве чувствит. элемента и электроизмерит. прибора (милливольтметра, автоматич. потенциометра и др.), проградуированного в °С. Физический энциклопедический… … Физическая энциклопедия
Термоэлектрический пирометр — прибор для измерения температуры (См. Температура). Состоит из термопары (См. Термопара), в качестве чувствительного элемента, подключенных к термопаре компенсационных и соединительных проводов и электроизмерительного прибора… … Большая советская энциклопедия
термоэлектрический измерительный прибор — termoelektrinis matuoklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. thermocouple instrument; thermocouple type instrument vok. Thermoinstrument, n; Thermomeßgerät, n rus. термоэлектрический измерительный прибор, m pranc. appareil à… … Automatikos terminų žodynas
При настройке и контроле режима антенных и других колебательных систем радиотехнических устройств возникает необходимость в измерении токов высоких частот. Электромагнитные и электродинамические приборы непригодны для этой цели из-за больших значений индуктивностей катушек и входных емкостей. Ограниченно используются и выпрямительные приборы, обладающие значительной входной емкостью. Наибольшее применение для измерения токов в широком диапазоне высоких и низких частот получили термоэлектрические приборы.
Термоэлектрический прибор – магнитоэлектрический механизм с термопреобразователем. Приборы с термопреобразованием предназначены для работы в цепях переменного тока в диапазоне низких и высоких частот. Термоэлектрический прибор состоит из термоэлектрического преобразователя и магнитоэлектрического милли- или микроамперметра (рис. 1.9).
Рис.1.9. Термоэлектрический прибор
а) контактный термопреобразователь; б) бесконтактный термопреобразователь; в) – вакуумный термопреобразователь
В контактном преобразователе имеется гальваническая связь между нагревателем и термопарой, т.е. между входной и выходной цепями, что не всегда допустимо. В бесконтактном преобразователе нагреватель отделен от термопары стеклянной или керамической бусинкой, так что между ними существует только незначительная емкостная связь. Чувствительность бесконтактного преобразователя ниже, чем контактного. В вакуумном термопреобразователе нагреватель и термопара помещены в стеклянный баллончик с давлением воздуха 10- 3 —10 -4 Па.
Нагреватель представляет собой тонкую проволочку из манганина или нихрома. Термопара состоит из разнородных металлов или сплавов, устойчивых при высоких температурах. Распространены пары хромель—копель, рабочая температура 600—800 °С, термоЭДС при 100 °С — 6,95 мВ. В образцовых термопреобразователях применяется пара платина — платинородий, работающая при температуре 17-50 °С; термоЭДС при 100 °С — 0,64 мВ.
Максимальное значение измеряемого тока определяется сечением нагревателя и составляет от единиц миллиампер до десятков ампер. При необходимости измерения токов больших значений применяют трансформаторы тока. Максимальная частота измеряемого тока также зависит от сечения нагревателя и его длины и при минимальных размерах достигает сотен мегагерц.
Достоинства: независимость показаний от формы кривой измеряемого тока, широкий частотный диапазон.
Недостатки: — малая чувствительность, неравномерность шкалы, тепловая инерция, недопустимость перегрузки. Влияющими величинами являются температура окружающей среды и частота измеряемого тока.
Для уменьшения дополнительной температурной погрешности последовательно с магнитоэлектрическим миллиамперметром включают резистор из манганиновой проволоки. Дополнительная частотная погрешность зависит от размеров нагревателя, его поверхностного эффекта и паразитной емкости прибора. В приборах с контактным преобразователем эта емкость достигает 10— 15 пФ, с бесконтактным — 1 пФ.
Термоэлектрические приборы получили распространение преимущественно в качестве амперметров и миллиамперметров. Термоэлектрические вольтметры применяются редко вследствие малого входного сопротивления и низкой чувствительности.
1.7 Выпрямительные приборы
Для измерения тока и напряжения в цепях повышенной частоты широко применяются выпрямительные приборы, состоящие из выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического микро- или миллиамперметра (рис. 1-10а). В качестве выпрямительных элементов используются полупроводниковые (германиевые или кремниевые) диоды, выпрямляющее действие которых определяется коэффициентом выпрямления. Действие приборов основано на преобразовании с помощью диодов измеряемого переменного тока или напряжения в пропорциональный последнему постоянный ток, регистрируемый чувствительным магнитоэлектрическим измерителем, отсчет, по шкале которого производится в значениях измеряемой величины.
Выпрямительные приборы работают по схемам одно- или двухполупериодного выпрямления. измеряемый ток любой формы вызывает отклонение подвижной части выпрямительного прибора, пропорциональное средневыпрямленному значению. Шкалу выпрямительных приборов всегда градуируют в среднеквадратических значениях тока синусоидальной формы.
Рис.1.10 Выпрямительный прибор
Главными источниками погрешностей выпрямительных приборов являются: погрешность градуировки миллиамперметра; емкость диодов; изменение температуры окружающей среды; выход частоты за пределы рабочего диапазона; отклонение формы кривой измеряемого тока от синусоидальной.
Для измерения больших токов применяют приборы со схемой, представленной на рис. 1.11а. Здесь резисторы R являются шунтами для каждого полупериода тока. В многопредельных амперметрах набор таких шунтов помешают внутри корпус прибора и переключают наружным ручным переключателем. Выпрямительный вольтметр состоит из выпрямительного миллиамперметра и добавочного резистора Rд (рис. 1.11б). Добавочные резисторы располагают внутри корпуса многопредельного вольтметра и переключают их при изменении предела измерения.
Рис.1.11. Схемы выпрямительных приборов
Внутреннее сопротивление выпрямительного вольтметра на каждом пределе разное, поэтому его выражают в виде числа Ом, приходящегося на 1 В, например 6000 Ом/В, 10 000 Ом/В и т.д.
Выпрямительные приборы обычно имеют класс точности не выше 2,5. Это объясняется тем, что различные экземпляры полупроводниковых диодов недостаточно однородны по своим характеристикам и параметрам, которые к тому же со временем несколько изменяются. Поэтому расчет выпрямительного прибора может быть произведен лишь приближенно, в процессе его наладки возникает необходимость в подборе диодов и подгонке электрических номиналов других элементов схемы.
Градуировочная характеристика прибора должна систематически проверяться и корректироваться, особенно при замене выпрямительных элементов. Вследствие зависимости прямого и обратного сопротивлений диодов от температуры приборы имеют заметную температурную погрешность, достигающую 3—4% на каждые 10 К отклонения температуры от 20° С. Способами температурной компенсации и теплоизоляции удается получить диапазон рабочих температур от .—30 до +(40—50)° С.
Достоинства: высокая чувствительность; малое потребление энергии.
Недостатки: низкая точность; малая перегрузочная способность; влияние формы тока.
Выпрямительные приборы получили широкое распространение в качестве комбинированных измерителей постоянного и переменного тока и напряжения. Снабженные источником постоянного напряжения (малогабаритный аккумулятор или химический элемент), они могут также использоваться для измерения электрического сопротивления.
Логарифмические вольтметры представляют собой однопредельные приборы, позволяющие оперативно измерять или контролировать уровни напряжений или токов, изменяющиеся в процессе наблюдения в очень широких пределах (в десятки и сотни раз). Они находят применение при электроакустических измерениях, измерении напряженности поля, снятии характеристик фильтров и в ряде других случаев. Эти приборы должны обладать переменной чувствительностью, высокой при слабых входных сигналах и постепенно понижающейся с возрастанием уровня сигнала. Их шкалы при производстве отсчета в единицах измеряемого напряжения имели бы логарифмический характер, однако при выполнении отсчета в относительных единицах — децибелах они получаются почти равномерными.
Требуемый вид градуировочной характеристики прибора обычно достигается посредством логарифмического преобразования тока в цепи измерителя, например в результате шунтирования последнего специально подобранным полупроводниковым диодом, включенным в пропускном направлении.
Логарифмические вольтметры аналогично квадратичным вольтметрам часто выполняются на диодных цепочках. Исследуемый сигнал после его выпрямления подводится к измерительному блоку через делитель напряжения, одно из плеч которого является нелинейным. Это плечо обычно состоит из ряда параллельно включенных ветвей, содержащих по резистору и точечному диоду; к последнему подводится опорное напряжение определенного значения, которое изменяется с некоторым шагом от одной ветви к другой.
По мере роста измеряемого напряжения увеличивается число открытых диодов, что ведет к уменьшению коэффициента деления напряжения. Такие вольтметры имеют динамический диапазон измерений до 50 дБ и используются при снятии частотных и других характеристик радиоцепей.
Читайте также: