На основе многоэлемеитных преобразователей создан ряд поверочных измерительных установок [12, 22, 94, 126].

Воздушные термопреобразователи использованы и при создании методов и средств обеспечения единства измерений напряжения переменного тока - ряда исходных преобразователей [6]. Их свойства приведены в табл. XII. 14. В низкочастотных исходных преобразователях использованы термоэлектрические батареи из 40 термоэлементов (хромель-копель) и ленточные нагреватели. Изоляция между термоэлементами и нагревателем слюдяная. При номинальном токе 10 мА ЭДС батареи 14-15 мВ. Емкость между нагревателем и термопарами 2-3 пФ, ошибка разнополярности тока ие превышает 0,001%, временная нестабильность не более 0,001%/ч. Добавочные резисторы изготовлены из манганинового микропровода в стеклянной изоляции. Погрешность преобразователей при компарированни не превышает 3 10~5. На основе исходных преобразователей разработан специальный эталон для воспроизведения и измерения напряжений переменного тока от 0,1 до 10 В. Исходные преобразователи применялись при международных сличениях эталонов напряжения переменного тока.

На основе термопреобразователей разработан государственный эталон единицы напряжения переменного тока в диапазоне частот от 20 до 3 10? Гц [6, 73]. Использованы специально созданные преобразователи, изготовленные на основе многоэлементных термопреобразователей. В высокочастотном наборе использованы преобразователи типов ПНТЭ-1, ПНТЭ-2, в качестве преобразователей 1-го разряда - типов ПНТЭ-1-3, ПНТЭ-6, ПТЭК. Все преобразователи разработаны ВНИИМ.

2. Дифференциальные преобразователи

Применяются в схемах одновременного компарирования. Описание преобразователя приведено в работе [24]. Он содержит два нагревателя из микропровода в стеклянной изоляции (материал микропровода - сплав Н63ГХ). Сопротивление нагревателей 663 и 636 Ом. Термобатарея содержит 15-20 термопар из хромель-ко-пелевого микропровода, развиваемая ЭДС при оптимальном токе 0,08 мВ. Погрешность разнополярности тока соответственно 0,004 и 0,005% для первого и второго нагревателей. Емкость между нагревателем и термобатареей 10 пФ. Нестабильность во времени за 8 ч работы составляет не более 0,001, изменение ЭДС при изменении температуры преобразователя на 10° С не превышает 0,01%, сопротивление изоляции 10 Ом, частотная погрешность на 20 кГц не более 0,5 10 *%.

Многоэлементные воздушные преобразователи с медь-коистаи-таиовыми батареями изготовляются гальваническим покрытием константана медью [126]. Схема преобразователя приведена на рис. XII. 64, способ ее изготовления - на рис. ХП. 60.

§ 4. Преобразователи

с полупроводниковыми термоэлементами

Одноэлементные вакуумные преобразователи наряду с достоинствами - простотой конструкции и широким частотным диапазоном - обладают и недостатками - малой перегрузочной способностью и погрешностями из-за отклонений от квадратичности преобразования. Основной причиной погрешностей является большой перепад температуры при работе преобразователя. Уменьшение перепада в 10-20 раз достигнуто во многоэлементных преобразователях, однако большие емкости между нагревателем и термобатареей не позволяют их использовать при измерениях на высоких частотах. Применение полупроводниковых термоэлементов при сохранении достоинств одноэлементных преобразователей позволяет использовать малые перепады температуры и совместить их с преимуществами многоэлементных преобразователей [114].

Температурная стабильность термоэлектрических параметров полупроводников достигается специальным легированием [7]. Из-тоговлены вакуумные, газонаполненные и воздушные преобразователи в стеклянных и металлических корпусах. Сравнительная характеристика преобразователей приведен в табл. XII. 15. Сведения о преобразователях приведены в табл. XII. 16 [27].

Таблица XII.16

Параметры полупроводниковых термоэлектрических преобразователей [27]

На основе полупроводниковых термоэлементов Львовским заводом электроизмерительных приборов разработан дифференциальный преобразователь ДТП-480 [47]. Преобразователь конструктивно оформленв металлическом корпусе диаметром 16 мм и высотой 30 мм (с выводами 42 мм), масса 35 г. В приборе использован корректор крутизны вольт-амперных характеристик по двум нагревателям, который позволяет сводить практически к нулю

Таблица XII.15

Основные параметры термопреобразователей с металлическими и полупроводниковыми термопарами [S]

нендентичность/выходных термоЭДС при любом значении тока через нагреватели в диапазоне (0,1-j-1.0)/п. где / -номинальный ток через нагреватели. Сопротивления нагревателей 300-500 Ом; выходная термоЭДС прн номинальном токе через один нагреватель ие менее 20-35 мВ; сопротивление термочувствительного элемента 500 Ом; перегрузочная способность 250%; частотный диапазон 20 Гц - 200 кГц. Емкость между нагревателем и чувствительным элементом составляет 1-2 пФ; сопротивление изоляции 100 МОм. Нецдентичность вольт-амперных характеристик (выходной термоЭДС) по двум нагревателям 0.01-0.05% в динамическом диапазоне токов, неидентичность термоЭДС в условиях коррекции практи чески равна нулю. Погрешность от направления постоянного тока ие превышает0.02-0,005%; инерционность 3-5 с. Неидентичность постоянных времени по нагревателям 0,1-0.5%. Чувствительность 2.0-2.5 В/Вт. 0,8-1,0 мВ/мА .

§ 5. Преобразователи на растяжках

Эти преобразователи представляют собой измерительные устрой ства, в которых нагреватели и термопары тем или иным способом совмещены с рамкой приборов магнитоэлектрической системы. На рис. XII. 66 приведена простейшая схема такого прибора [35].

Рис. XII.66. Усилитель с термоэлектрической батареей:

гальванометр; 2 -. термобатарея иа стрелке гальванометра; 3- нагреватели.

Рис. XII.67. Логомер с термоэлементами:

/ - рамка прибора магнитоэлектрической системы; 2 - дифференциальный термоэлемент; 3, 4 - нагреватели [65].

На стрелке гальванометра установлена термоэлектрическая батарея, изготовленная напылением на слюдяную подложку висмутовых и сурьмянистых ветвей. Батарея обогревается двумя электрическими нагревателями, расположенными неподвижно на небольших расстояниях от спаев. Через растяжки она присоединена к измерительному прибору. Таким устройством может быть достигнуто усиление электрического сигнала, подведенного к гальванометру: сигнал вызывает поворот рамки и одновременно перемещение батареи к одному из нагревателей, что в свою очередь приводит к нарушению теплового равновесия и возникновению термоэлектрического тока, регистрируемого индикатором. Это же устройство при аамеие упругих токоподводов безмомеитными используется для

создания логомера [65]. Термобатарея в этом случае подключена к рамке гальванометра (рис. XII. 67). Равновесие гальванометра достигается при равных обогревах спаев термобатареи, т. е. при равных действующих значениях тока через идентичные нагреватели. Прибор может быть использован для одновременного компарирования переменного и постоянного токов.

В термоэлектрических приборах мощность, развиваемая термопреобразователем, используется лишь частично, некоторая ее часть теряется в токоподводах. В устройствах, приведенных на рис. XII. 67 и XII. 68, ббльшая часть электрической мощности рассеивается, минуя термоэлементы. Для уменьшения этих потерь и повышения чувствительности нагреватель и термопару размещают на подвижной части прибора магнитоэлектрической системы [51].

Переменный электрический

ток к нагревателю может подводиться и индукционным путем. Аналогичный по кон-

Рис. XII.68. Схема термоэлектрического прибора со встроенным преобразователем:

/ - нагреватель; 2 - термопара; 3 - рамка нзмери ельного прибора [51].

струкции магнитоэлектрический гальванометр-нагреватель для воспроизведения выходного сигнала, пропорционального квадрату одного из входных сигналов, предложен в работе [29].

ЛИТЕРАТУРА

1. Аеербух Я- С. О погрешностях термоэлектрических амперметров на высокой частоте.- Изв. электропром-сти слабого тока, 1936, № 4, с. 28-35.

2. Акнаев Р. Ф., Березовский А. Б., Рождественская Т. Б. Состояние и перспективы развития исходных методов и образцовой аппаратуры для измерения действующего значения напряжения в широком диапазоне измеряемых величин и частот.- В кн.: Науч.-техи. коиф. по раднотехи. измерениям. Новосибирск, 1969, т. 2, с. 135-152.

3. Акнаев Р. Ф., Рождественская Т. Б. Новая аппаратура для измерения дей-ствзщего значения напряжения в широком диапазоне частот.- Измер. техника, 1970, № 5, с. 55-59.

4. Акнаев Р. Ф. Частотные погрешности коаксиальных термоэлектрических преобразователей иапряжеиня.- Тр. метрол. ин-тов СССР, 1971, вып. 115,

5. Акнаев Р. Ф., Рождественская Т. Б. Анализ погрешностей, вносимых термопреобразователями при компарированни напряжений переменного и постоянного токов.-Тр. метрол. нн-тов СССР, 1972, вып. 138, с. 46-57.

6. Акнаев Р. Ф., Галахова О. П., Рождественская Т. Б. Методы и средства обеспечения единства измерений напряжения перемеиногатока.- Измер. техника, 1976, № 4, с. 66-71.

7. Анатычук Л. И., Андрусяк С. А., Боднарук В. И. и др. Применение полупроводниковых анизотропных кристаллов для электрических измерений.-Измер. техника, 1972, № 2, с. 52-56.

8. Анатычук Л. И., Боднарук В. И., Димитращук В. Т., Лусте О. Я. О воэ-можиостн управления температурной зависимостью параметров термоэлектрических преобразователей.-ИФЖ, 1976, 31, № 2 с. 300-305.

9. Анашкин Н. Ф. А. с. 160761 (СССР). Способ измерения электрического тока, напряжения или мощности, основанный иа термоэлектрическом преобразовании.- . Опубл. 26.02.64.

Бадинтер Е. Яч Геллер В. Л!.,- Любчак Т. А., Старуш И. Г. А. с. 453640 (СССР). Бесконтактный термопреобразователь для измерения тока.- Опубл.

Безикоеич А. Я- Термоэлектрический метод поверки ваттметров иа переменном токе нормальной н повышенной частоты.- Тр. ВНИИМ. 1954, вып. 24, с. 57-71.

Безикоеич А. ЯЗорин Д. И. Установка для поверки ваттметров, амперметров и вольтметров иа переменном токе нормальной и повышенной частоты.-Тр. нн-тов Ком. стандартов СССР, 1956, вып. 28, с. 20-35. Безикоеич А. Я- Зорин Д. И. Многопредельные термоэлектрические приборы повышеииой точности для звукового диапазона частот.- Тр. нн-тов Ком. стандартов СССР, 1960, вып. 39, с. 119-129.

Безикоеич А. Я-. Попов В. С. Метод н аппаратура для поверки ваттметров в диапазоне звуковых частот.- Тр. ии-тов Ком. стандартов СССР, 1960, вып. 39, с. 130-142.

Безикоеич, А. Яч Зорин Д. И. Термоэлектрический измеритель мощности класса 0,1.-Тр. ин-тов Ком. стандартов СССР, 1962, вып. 67, с. 39-49. Безикоеич А. Я: Зорин Д. И. Многопредельный прибор термоэлектрической системы для измерения тока, напряжения и мощности.- Измер. техника, 1963, Ks 2, с. 29-32.-,

Безикоеич А. Я-, Зорин Д. И. Вольт-амперватт-метр для звуковых и ультразвуковых частот.- Тр. ин-тов Ком. стандартов СССР, 1963, вып. 74, с. 50- 66.

Безикоеич А. Я-, Беляева М. С, Зорин Д. И., Эскин С. П. Универсальная установка повышенной точности для поверки амперметров, вольтметров и ваттметров при частотах звукового диапазона.- Измер. техника, 1965, № 10, с. §-11.

19. Безикоеич А. Яч Гравии О. Н. Исследование воздушных многоэлемеитных термопреобразователей.- Тр. нн-тов Ком. стандартов СССР, 1965, вып. 82, с. 112-116.

20. Безикоеич А. Яч Шапиро Е. 3. Погрешности компарирования мощности, вызываемые асимметрией, и пути их устранения.- Метрология, 1972, № 3, с. 49-60.

21. Безикоеич А. Яч Шапиро Е. 3. А. с. 351171 (СССР). Термоэлектрический компаратор активной мощности.- Опубл. 13.09.72.

22. Беляева М. С, Галахова О. П., Короткоеа И. В., Рождественская Т. Б. Комплектная аппаратура для измерения и воспроизведения тока, напряжения, мощности и коэффициента мощности в звуковом диапазоне частот.-Тр. метрол. нн-тов СССР, 1968, вып. 98, с. 22-37.

23. Беляева М. С, Галахова О. П., Короткоеа И. В. Термоэлектрический компаратор типа КТЭМ-1 для измерения малых значений тока, напряжения н мощности.-Тр. метрол. нн-тов СССР, 1971, вып. 115, с. 140-148.

24. Беляева М. С, Веденеев С. А., Галахова О. П., Дранишникоеа Е. К. Многоэлементные терыопреобразователи иа основе микропровода.- Микропровод и приборы сопротивления, 1971, рып.,8, с. 265-276.

25. Белякова Г.М.,Бузинов В. С, Мелехов М.Е.и др. Государственный специальный эталон единицы, напряженности электрического поля в диапазоне частот 30-1000 МГЦ.- Измер. техника, 1976, № 3., с. 46-47.

26. Беспалов В. К. А. с. 382014 (СССР). Преобразователь напряжения переменного тока в постаянное.- Опубл. 22.05.73.

27. Боднарук В. И. Полупроводниковые термоэлектрические преобразователи.-ПТЭ, 1976, № 3, с. 277.

28. Бузинов В. С, Белякова Г. М. Определение частотной погрешности термо-прйобразователей типа ТВБ.-Измер. техника, 1965, Ks 11, с. 36-38.

29. Булах Д. А., Гицу Д. В., Лахтман М. А. и др. А. с. 433406(СССР). Магнитоэлектрический гальванометр-Преобразователь.- Опубл. 25.06.74.

30. Виткевич В. В. А.с. 69079 (СССР). Термоэлектрический прибор для измерения силы тока высокой частоты.- Опубл. 31.08.47.

31. Галахова О. П., Рождественская Т. Б. Применение метода равных температур в термоэлектрическом преобразователе мощности для поверки энергетических фазометров.- Тр. ВНИИМ, 1959, вып. 38, с. 4.

32. Галахова О. П., Рождественская Т. Б. Применение термоэлектрических компараторов Для поверки компенсаторов переменного тока при повышенных частотах.-Тр. ин-тов Ком. стандартов СССР, 1963, вып. 74, с. 41-49.

33. Галахова О. П., Беляева М. С. Об оценке угловой погрешности термоэлектрического преобразователя мощности.- Тр. метрол. ин-тов СССР, 1968, вып. 98, с. 50-56.

34. Гольфенштейн П. Н. Способ интегрирования тока путем измерения э. д. с. термопреобразователя.-Измер. техника, 1970. т 12, с. 52-54.

35. Городовский А. Ф. А. с. 100672 (СССР). Термоэлектрический измерительный прибор.-Опубл. 07.09.53.