LS Miern energ (dla Student) 07

Metody pomiaru

Ze względu na zależność wielkości mierzonej od czasu można podzielić przyrządy pomiarowe na dwie grupy:

-przyrządy do pomiarów wielkości statycznych (o długim okresie zmian w czasie),

- przyrządy do pomiaru wielkości dynamicznych, tj. zmieniających się z dużą częstotliwością.

W przyrządach pomiarowych realizuje się dwie metody pomiaru: metodę wychyłową metodę kompensacyjną.

Te same wielkości mogą być mierzone metodą wychyłową lub kompensacyjną.

Metoda wychyłową

Pomiar siły termoelektrycznej termoelementu metodą wychyłową

T- temjfercilu*'** oTtecjluf f    j

T, -    afaozćM/ir    Iu>ti    f

%t~ iytfa»e/* c&yn/kćr point/ Ponieważ rezystancje R_} i R, są zależne od temperatury, a więc czynnika zewnętrznego, przeto błąd tej metody jest również zależny od przypadkowych czynników zewnętrznych.

- *ts*yrfahcż* rr/ełn/Joar

Siła    ełekił-yck-Ha E j&>T o+oporcjo va/»<=*

Jo fJŻJh cy tcurpeScftur T ,T₀

£ = i(r-T₀) lub T-T₀ = aE a

gdzie: a — stała termoelektryczna.

prąd / płynący przez obwód określony jest wartością E oraz rezystancją przewodów połączeniowych R_x, rezystancją miernika R_m i rezystancją samego termoelementu R, (na rysunku przedstawione umownie jako rezystancje skupione). Zgodnie z prawem Kirchhoffa musi być

E-I(R_l+R_m + R_t) = 0 skąd I »

+ K_m + K_t

Prąd ten wywołuje w mierniku spadek napięcia E„.= IR,„, który jest mierzony

E_m = E

K

Ri~\- R_m + R,

lub

E = E_m

R.+KA

Jak widać, siła termoelektryczna E odczytywana jest na miliwoltomierzu jako E_m. Błąd pomiaru wynoszący w tym przypadku E_m(R_x -i-R_t)IR_m zależy nie tylko od własności termoelementu, ale także od rezystancji wewnętrznej miernika R_m i rezystancji R_t przewodów raczących termoelement z miernikiem. Wielkości te, zależnie od temperatury otoczenia, zmieniają się w czasie pomiaru w sposób niekontrolowany, dając przypadkowe, niemożliwe do przewidzenia błędy (tzw. błędy metody).

Przy tej metodzie układ pomiarowy oprócz przyrządu pomiarowego musi zawierać urządzenie kompensacyjne.

Pomiar siły termoelektrycznej termoelementu metodą kompensacyjną

W metodzie tej miarą wielkości mierzonej, tj. T-T₀, jest również odczyt miernika E_m, lecz rezystancja przewodów i termoelementu, zależne w trudny do ustalenia sposób od temperatury otoczenia i ew. innych czynników zewnętrznych, nie mają tu wpływu na niedokładność pomiaru.

Jeżeli różnica temperatur T—T₀, spowoduje powstanie w tzw. zimnych końcach termoelementu siły termoelektrycznej E = (T—T₀)/a, to galwanometr G zacznie się wychylać, gdyż płynie przez niego prąd termoelektryczny. Za pomocą obwodu kompensacyjnego, składającego się z rezystora nastawnego (potencjometru) R, źródła napięcia stałego B oraz miernika o rezystancji R_m — można, używając potencjometru R spowodować przepływ przez rezystor R_c takiego prądu, aby spadki napięcia na nim, wywołane z jednej strony prądem termoelektrycznym, a z drugiej — prądem kompensacyjnym — były równe co do wartości lecz przeciwnie skierowane. Wówczas galwanometr G wróci do położenia zerowego i w obwodzie termoelementu suma sił elektromotorycznych i spadków napięć będzie równa zeru. Wobec tego dla prądu płynącego w tym obwodzie można napisać £

Równocześnie ten sam prąd musi płynąć w obwodzie kompensacyjnym, gdyż spadki napięcia na rezystancji R_c, pochodzące od prądu termoelektrycznego i z kompensacji w sumie dają zero. Wówczas dla obwodu kompensacyjnego

r    gdzie E_m oznacza napięcie odczytywane na mierniku.

R

E = E_m— oraz T-T₀ = aE_m — . R_m    ^Km

f--    *-;»*

Jak widać, również w tym przypadku dokładność pomiaru zależy od własności elementów obwodu, ale własności te w postaci rezystancji R_c i R_m występują w ilorazie, który ma stałą lub prawie stałą, nienależną od otoczenia wartość, gdyż można przyjąć, że rezystancja miernika R_m i rezystancja kompensacyjna R_c zmieniają się w zależności od warunku otoczenia w podobny sposób, zwłaszcza, jeśli się je odpowiednio wzajemnie dobierze.