Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Понятия метрологии

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [85] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

Показанному на. рис. 12.6 калориметру свойствен целый ряд погрешностей. Кроме уже рассмотренных погрешностей из-за несогласованности нагрузки, здесь проявляются погрешности, вызванные неточностью измерения расхода жидкости и температуры. Значительную роль играют неконтролируемые потери мошностн, затрачиваемые, например, на нагревание стенок коаксиальной нагрузки. Источником погрешности может быть образование пузырьков газа в жидкости при ее нагревании и трение жидкости о стенки трубопроводов. Наконец, на погрешность влияет нелинейность термопар - отклонение зависимости термоЭДС от температуры от линейной. Общая погрешность такого калориметра может составлять до 10...20 %.

Время установления показаний ваттметра определяется двумя составляющими. Первая зависит от теплоемкости рабочего тела калориметра и скорости потока жидкости и в большинстве случаев лежит в пределах 0,5...3 мин. Вторая зависит от времени установления теплового режима во всем приборе, включая теплообменник, трубопроводы и насос. Это медленный процесс, для завершения которого требуются десятки минут.

Способы уменьшении погрешностей в ваттметрах с проточными калориметрами. Из-за больших погрешностей рассмотренную структурную схему можно использовать только при построении грубых ваттметров. Некоторые из указанных погрешностей можно устранить или существенно уменьшить, изменив структуру ваттметра и перейдя к измерению мощности методом сравнения с автоматической регулировкой мощности сравнения (рис. 12.7).

Измерительный калориметр

Насос



4>t/\i/ Ч>1

Опорный калориметр

Теплообменник



в таком ваттметре используют два одинаковых проточных •калориметра: измерительный и опорный. Оба калориметра омываются одним и тем же потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в замкнутой системе с общим теплообменником. Теплообменник обеспечивает охлаждение жидкости и уравнивание ее температур на входе обоих калориметров. Температуру жидкости на выходах калориметров измеряют терморезисторами R\ и R2, помещенными в трубопроводах. Терморезисторы вместе с резисторами R3 и /?4 образуют мостовую схему, источником питания которой служит генератор G, подключенный к трансформатору. Напряжение с диагонали моста вместе с сигналом генератора поступает на фазовый детектор. Выходное напряжение детектора попадает на усилитель мощности. Выходная мощность усилителя Ро рассеивается в опорном калориметре.

Если измеряемая мощность не подведена к прибору, то сопротивления терморезисторов одинаковы, мост сбалансирован и выходная мощность усилителя Ро = 0. Под действием измеряемой мощности баланс моста нарушается, сигнал ошибки с выхода фазового детектора поступает на усилитель. Выходная мощность усилителя, рассеиваясь на нагрузке опорного калориметра, создает тепловой эффект, близкий к тепловому эффекту от воздействия измеряемой мощности, температуры на выходах калориметров выравниваются, и схема приходит к состоянию, близкому к балансу. При большом коэффициенте усиления в цепи авторегулирования можно считать, что Р=Ро. Измеряемую мощность отсчитывают по прибору, измеряющему мощность постоянного тока.

В ваттметре с авторегулированием мощность измеряют методом сравнения, поэтому нет необ.ходимости измерять расход охлаждающей жидкости, а необходимо лишь контролировать его постоянство. Распределение температур в нагрузках обоих калориметров стараются сделать одинаковыми, так что частично компенсируется погрешность из-за неэквивалентного теплового действия токов СВЧ и постоянного тока. Оба термочувствительных элемента -терморезисторы R\ и R2 - работают при одинаковых температурах, поэтому нелинейность температурной зависимости их сопротивлений не сказывается на работе системы авторегулирования, важна лишь идентичность этих зависимостей.

Наконец, в схеме с авторегулированием существенно уменьшается время установления показаний, которое практически определяется временем переноса тепла от поглощающих нагрузок калориметров к расположенным в непосредственной близости к ним терморезисторам.

Выпускаемые промышленностью ваттметры с проточными калориметрами, как правило, предназначены для измерения больших мощностей до нескольких киловатт с основной погрешностью 4...10 %, хотя некоторые приборы могут измерять средние мощности. Время установления показаний 10...60 с. Существуют



и микропроцессорные калориметрические ваттметры с погрешностью до 1...3 %.

Статические калориметры. В статических калориметрах измеряемая мошность рассеивается в твердой нагрузке или в непроточной жидкости. Обычно применяют калориметры с твердотельными объемными или пленочными поглотителями. Такие калориметры называют сухими. По своей конструкции они подобны поглошаюшим нагрузкам, которые дополнены термопарами для измерений температуры рабочего тела.

Сухие калориметры используют преимушественно для измерений малых и средних мощностей. Тепловая постоянная времени составляет порядка секунд и более.

Рассмотрим в качестве примера упрошенную схему ваттметра, основанного на методе сравнения (рис. 12.8). Измерительный и опорный калориметры 1 к 2 помещены в массивном экране 4, необходимом для ослабления влияния на них колебаний внешней температуры. Тепловую постоянную времени экрана выбирают на 2...3 порядка больше постоянных времени калориметров. Оба калориметра изолированы от теплового действия со стороны экрана с помощью тонкостенных отрезков 3 волновода, выполненных из металла с плохой теплопроводностью, например из нержавеющей стали.

Разность температур калориметров измеряют с помощью термобатареи 5. Мощность постоянного тока Ро с выхода усилителя мощности подводят к нагревательной спирали, помещенной в рабочем теле опорного калориметра (на рисунке не показана). В состоянии баланса, осуществляемого с помощью системы авторегулирования, Р = Ро и измеряемую мощность отсчитывают по прибору.

Для уменьшения погрешности, вызванной изменениями внешней температуры, необходимо обеспечить одинаковые тепловые постоянные времени обоих калориметров и их одинаковое тепловое




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [85] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105



0.0344
Яндекс.Метрика