ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 2 - 35 - Một số cặp nhiệt thờng dùng : ứng với mỗi loại cặp nhiệt có một loại dây bù riêng Ví dụ : Loại dây bù Ca, Ni XA dây bù Cu - Costantan dây bù thờng đợc cấu tạo dây đôi. 2.3.3. Bù nhiệt độ đầu lạnh của cặp nhiệt Nếu biết nhiệt độ đầu lạnh t o của cặp nhiệt thì dựa theo bảng ta xác định đợc nhiệt độ t thông qua giá trị đọc đợc từ cặp nhiệt, các đồng hồ dùng cặp nhịêt thờng t o là 0 o C Điều kiện chia độ : E AB (t, t o ) = e AB (t) - e AB (t o ) Điều kiện thực nghiệm: Giã sử nhiệt độ đầu lạnh là t o => E AB (t, t o ) = e AB (t)- e AB (t o ) E AB (t o , t o ) = e AB (t o ) - e AB (t o ) E AB (t, t o ) = e AB (t) - e AB (t o ) t là nhiệt độ số chỉ của kim khi nhiệt độ đầu lạnh là t o (tức là khi đồng hồ thứ cấp nhận đợc sđđ E AB (t , t o ) ) mặt khác khi đồng hồ thứ cấp nhận đợc sđđ E AB (t, t o ) thì cho số chỉ cũng là t . E AB (t ,t o ) = E AB (t, t o ) e AB (t)- e AB (t o ) = e AB (t) - e AB (t o ) e AB (t)- e AB (t) = e AB (t o ) - e AB (t o ) E AB (t,t) = E AB (t o ,t o ) Vậy độ sai lệch (t - t) của đồng hồ đo là do sai số của nhiệt độ đầu lạnh (t o - t o ), đó là sai số do khi nhiệt độ đầu lạnh không bằng t o (lúc chia độ). Hạn đo trên Cặp nhiệt Ký hiệu Dài hạn Ngắn hạn E ( 100, 0) Pt.Rh - Pt Cromen - Alumen Cromen - Copen Fe - Cotantan W - W + Ro XA XK M BP 1300 900 600 600 1600 1800 800 800 2800 0,46 0,8% 4,10 1% 6,95 1% 5,37 45 2800 mv C/ o t AB o t' t' ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 2 - 36 - Các cách bù : - Nếu quan hệ là đờng thẳng thì ta chỉ cần điều chỉnh kim đi một đoạn t - t = t o - t o - Thêm vào mạch cặp nhiệt 1 sđđ bằng sđđ E AB (t o ,t o ) Sơ đồ bù : Ngời ta lấy điện áp từ cầu không cân bằng một chiều gọi là cầu bù. ký hiệu KT - 08 KT - 54 Nguyên lý: Tạo ra điện áp U cd E AB (t o ,t o ), đợc điều chỉnh bằng R s và nguồn E o = 4v các điện trở R 1 , R 2 , R 3 làm bằng Mn không đổi, R x làm bằng Ni hay Cu. Nếu nhiệt độ thay đổi thì R x cũng thay đổi và tự động làm U cd tơng ứng với E AB (t o ,t o ). Chú ý : khi dùng dây bù thì phải giữ nhiệt độ đầu tự do không đổi bằng cách đặt đầu tự do trong ống dầu và ngâm trong nớc đá đang tan, một số trờng hợp ta đặt trong hộp nhồi chất cách nhiệt và chôn xuống đất hay đặt vào các buồng hằng nhiệt. 2.3.4. Các cách nối cặp nhiệt và khắc độ Nguyên lý: a- Cách mắc nối tiếp thuận : - + - + E = E i t t Chú ý: thờng mắc cùng một loạt cách mắc này đo chính xác hơn làm góc quay của kim chỉ lớn, sử dụng khi đo nhiệt độ nhỏ. t 43 2 1 a b c d R 2 R R R R s 1 3 x o E ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 2 - 37 - b- Cách mắc nối tiếp nghịch : - + + - E = E 1 - E 2 t t Dùng để đo hiệu nhiệt độ giữa hai điểm và thờng chọn cặp nhiệt có đặc tính thẳng nhiệt độ đầu tự do nh nhau. c- Cách mắc song song : Sử dụng để đo nhiệt độ trung bình của một số điểm. d- Cách mắc để bù đầu lạnh cho cặp nhiệt chính : Thờng sử dụng cách này để tiết kiệm dây bù. e- Cách chia độ cặp nhiệt : Chia độ cặp nhiệt thực hiện khi chia độ một cặp nhiệt mới hay kiểm định cặp nhiệt sau 1 thời gian dài làm việc. Chia độ cặp nhiệt là xác định quan hệ giữa suất nhiệt điện động và nhiệt độ của cặp nhiệt, còn kiểm định cặp nhiệt là đánh giá sự biến đổi của quan hệ trên sau khi đã dùng cặp nhiệt một thời gian, muốn chia độ và kiểm định cặp nhiệt thì ta phải tạo ra một môi trờng có nhiệt độ nhất định không đổi, xác định nhiệt độ này bằng nhiệt kế chuẩn. Nhiệt độ không đổi trên có thể thực hiện ++- - +- t o t' t o t o o t' t o t S ơ đồ nối tiếp thuận S ơ đồ nối tiếp ngợc ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 2 - 38 - bằng cách dùng điểm sôi, điểm đông đặc của các chất nguyên chất hoặc dùng bình hằng nhiệt, lò điện ống Dùng điểm đông đặc hoặc điểm sôi thì phải làm rất thận trọng, công việc rất phức tạp do đó chỉ dùng chia độ các cặp nhiệt chuẩn hoặc cặp nhiệt thờng thì từ 10 ữ 300 o C dùng bình hằng nhiệt, nhiệt kế chuẩn thủy ngân và điện trở bạch kim chuẩn. Từ 200 ữ 1300 o C dùng lò điện ống và cặp nhiệt chuẩn (đầu lạnh t o = 0 o C). 2.3.5. Đo suất nhiệt điện động của cặp nhiệt Cặp nhiệt chỉ phát ra suất nhiệt điện động rất nhỏ nên chỉ có thể đo bằng những đồng hồ chuyên dùng đo điện áp nhỏ. Các đồng hồ này có thể chia độ theo điện áp, theo nhiệt độ hoặc cả hai. a- Dùng milivolmet: Nguyên lý: Khung dây đặt trong từ trờng nam châm khi có dòng điện chạy qua thì có lực tác dụng vào khung dây phơng chiều đợc xác định bằng qui tắc bàn tay trái => tạo nên mô men quay và làm khung dây quay. Nếu tác dụng lên khung dây một mômen cản tỷ lệ với góc quay của khung dây thì khi khung dây quay đến vị trí mà hai mômen trên cân bằng nhau khung dây sẽ dừng lại. Ta tính toán thiết kế sao cho góc quay của khung dây chỉ phụ thuộc dòng điện qua khung dây I theo quan hệ đờng thẳng thì milivôlmét có thớc chia độ đều. Độ lớn của I thể hiện cho điện áp hoặc suất điện động cần đo. - Ta có lực tác dụng lên khung F = C.n.l.I.B.sin = (i ^ B) = 90 sin = 1 M = F.R = C.n.l.I.B.2r cos i N S F l 2r B ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 2 - 39 - M = f ( I, ) Vậy làm sao cho M không phụ thuộc vào do đó ta có thể dùng lõi sắt đặt giữa tạo từ trờng lõm => cos = 1 => M = K . I Thực tế ngời ta tạo các mô men cản để giữ khung dây bằng các cách sau: Về lý thuyết max chỉ phụ thuộc I max chạy qua khung Vậy khung dây này ứng với mỗi loại cặp nhiệt có 1 góc quay cực đại khác nhau. Sai số của số chỉ thị trên milivônmét I = E R R = R ng + R M R M = R kh + R p Hệ số nhiệt điện trở của khung dây MK K M R R = . ( RR KM << ) Mc = K 2 . = C o .I max = Co . I max t' o t t o Rk Rp Rth dỏy buỡ dỏy nọỳi . cặp nhiệt chu n hoặc cặp nhiệt thờng thì từ 10 ữ 300 o C dùng bình hằng nhiệt, nhiệt kế chu n thủy ngân và điện trở bạch kim chu n. Từ 200 ữ 1300 o C dùng lò điện ống và cặp nhiệt chu n. định cặp nhiệt sau 1 thời gian dài làm việc. Chia độ cặp nhiệt là xác định quan hệ giữa suất nhiệt điện động và nhiệt độ của cặp nhiệt, còn kiểm định cặp nhiệt là đánh giá sự biến đổi của quan. đôi. 2.3.3. Bù nhiệt độ đầu lạnh của cặp nhiệt Nếu biết nhiệt độ đầu lạnh t o của cặp nhiệt thì dựa theo bảng ta xác định đợc nhiệt độ t thông qua giá trị đọc đợc từ cặp nhiệt, các đồng hồ