Измерение температуры

6. Измерительные приборы термометров сопротивления. Уравновешенные мосты

Принципиальная схема уравновешенного моста постоянного тока с термометром сопротивления приведена на рисунке 4. Мост состоит из резисторов R1 и R3 с постоянными и равными сопротивлениями переменного резистора R2 и термометра R_t. К сопротивлению термометра присоединяются сопротивления 2R_пр двух соединительных проводов. В одной диагонали моста включен источник постоянного тока, в другую – нуль-прибор НП.

При равновесии моста, которое достигается перемещением движка по резистору R2, сила тока в диагоналях моста I₀ = 0. В этом случае потенциалы на вершинах моста b и d равны, ток от источника питания разветвляется на две ветви I₁ и I₃, падение напряжения на резисторах R1 и R3 одинаковое, т.е.

R₁I₁ = R₃I₃, (1)

здесь и далее R_i – сопротивление резистора, где i = 1,2,..

Падение напряжения на плечах моста bc и cd также одинаковое, т.е.

R₂I₂ = (R_t + 2R_пр)I_t. (2)

Разделив равенство (1) на (2), получим

. (3)

При I₀ = 0, I₁ = I₂ и I₃ = I_t уравнение (3) примет вид

R₁(R_t + 2R_пр) = R₂R₃

Тогда

.

Если считать, что температура окружающей среды не изменяется, то 2R_пр будет постоянным. Тогда уравнение (1) примет вид

R_t = R₂k – R₁.

При изменении сопротивления R_t мост можно уравновесить изменением сопротивления КПР R2.

В случае, когда колебания температуры среды, окружающие соединительные провода, значительны и погрешность при измерении может повысить допустимую величину, применяют трехпроводную систему проводки, которая состоит в том, что одну из вершин моста переносят непосредственно к головке термометра. При таком присоединении сопротивление одного провода R_пр прибавляется к сопротивлению R_t, а сопротивление второго провода – к сопротивлению КПР R2.
Уравнение равновесия моста принимает вид

R_t+R_пр=(R₂+R_пр)R₃/R₁

При изменении сопротивления проводов

R_t+R’_пр=(R₂+R’_пр)R₃/R₁

В случае симметричного моста, когда R₁=R₃, получим

R_t+R’_пр=R₂+R’_пр,

т.е. изменение сопротивлений соединительных проводов не влияет на результаты измерения.

В автоматических уравновешенных мостах движок КПР перемещается автоматически, а не в ручную.