Калориметрический расходомер для газоанализатора сероводорода

 

 

Зная длину  и диаметр нити посчитаем сопротивление нити:

 

      (3)

 

     (4)

 

R=62,420 мОм при температуре 300К.

 

 

_{Вычислим  площадь поверхности  ЧЭ, омываемую средой:  (5)}

    

 

Вычислим массу платиновой проволочки:

   (6)

Теплота затраченная на нагрев платиновой проволоки от 300К до 537К:

 

  (7)

 

Вместе с  тем, мы знаем, что:

                                              (8)

Зависимость сопротивления металлов от температуры  не является линейной. Для платины  зависимость сопротивления от температуры  t в пределах от 0 до + 660°С выражается уравнением:

Rt=R0(1+At+Bt2),

где R0 — сопротивление  при 0°С. Для чистой платины А = 3,9690·10-3 ;

В = -5,841·10-7 (из ГОСТ 8.625-2006).

 

 

Уравнение теплового  баланса на нагревателе можно  записать в виде:

, где

h- коэффициент теплообмена нагревательного элемента;

-площадь поверхности нагревателя, омываемая подвижной средой;

-разница температур нагревателя и среды.

Сопротивление нагревателя зависит от температуры:

, где 

-температурный коэффициент электрического сопротивления;

-величина электрического сопротивления при температуре калибровки( );

Коэффициент теплообмена h является функцией скорости потока V и может быть описан эмпирической зависимостью, где:

a, b, c — постоянные, определяемые при калибровке датчика.

 

 

_{Вычислим  площадь поверхности  ЧЭ, омываемую средой:}

 

 

 

При изменении  скорости потока будут изменяться как  ток, так и сопротивление нити. Для устранения одной из переменных необходимо сконструировать такую  цепь питания, чтобы ток, нагревающий  нить, был практически постоянным, независимо от сопротивления нити. Этого можно добиться введением  в цепь питания дополнительного  большого сопротивления R, тогда скорость потока может быть определена по разности потенциалов на концах нити, по температуре  потока и по характеристике материала  нити.

Выводные  проводники, соединяющие ЧЭ платинового  термометра с его зажимами, в зависимости  от назначения термометра и диапазона  измеряемой температуры выполняют  из меди (до 150°С), серебра (до 400°С), золота (до 700°С), платины или специального сплава.

 

 

В качестве схемы измерения сопротивления  будет применяться мостовая схема.

 

 

 

 

Рис.5. Мостовая измерительная  схема

Для мостовой схемы справедливо тождество:

 

Запишем по правилу Кирхгофа:

 

Для сбалансированного  моста:

Для дальнейшего  решения задачи нам понадобиться подобрать подходящий источник тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Анализ погрешностей

Таблица 3.

 

Источник погрешностей	Характер погрешностей	Значение погрешности	Меры по уменьшению погрешности
Температурные колебания в газовом  потоке	Случайная погрешность	Температурный коэф-т сопротивления: Из условий эксплуатации : отклонения температуры примем ТКС для платины приведен в таблице 2. Следовательно, получим:	Т.к. от датчика не требуется высокой  скорости работы, то данный вид погрешности  может быть устранён путём  усреднения полученных значений по времени.
Дрейф нуля усилителя	Случайная погрешность
Паразитные емкости и сопротивления  в месте соединения платиновой нити и электродов	Случайная погрешность
Неравномерность воздушного потока	Случайная погрешность		Несколько измерительных проволок под  разными углами.
Собственное сопротивление источника  тока	Систематическая погрешность
Погрешность квантования АЦП	Случайная погрешность	Погрешность преобразования возникает  из-за округления сигнала. Разрядность АЦП 16 бит: 65536 Разрешение АЦП по напряжению: =76,29мкВ Погрешность АЦП: =22,02 мкВ	Увеличение разрядности АЦП.
Примеси в материале чувствительного  элемента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат. 1991.

2. Электронный журнал

«Современные  проблемы науки и образования»№6, за 2007 год, «Определение теплового потока к теплоёмкостному (таблеточному) датчику регулярного режима по дискретным значениям его температуры», авторы: Григорович Б.М., Назаренко И.П., Никитин П.В., Сотник Е.В.

3. Преображенский В.П., «Теплотехнические измерения и приборы», 3-е изд., перераб., М.: 1978.

4. Н.Н.  Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров «Измерение электрических и неэлектрических величин».- М.:Энергоатомиздат, 1990.-352 с.:ил.