Реферат: Датчики температури, основні показники і характеристики

26.07.2015

Реферат: Датчики температури, основні показники і характеристики.

Зміст:

1. Термометри опору (ТС)

2. Напівпровідникові термоопору (термістори)

3. Термопари

4. Манометричні термометри

Датчики температури, основні показники та характеристики

За принципом дії промислові прилади поділяються на види:

— манометричні термометри засновані на зміні тиску середовища в замкнутому об’ємі при зміні температури.

— Термометри опору – засновані на зміні опору провідників і напівпровідників при зміні температури.

— Термопари – засновані на зміні термоерс при зміні температури.

— Пірометри випромінювання – діляться на яскравості (засновані на вимірюванні яскравості нагрітого тіла), радіаційні (засновані на зміні потужності випромінювання нагрітого тіла).

Термометри опору (ТС)

Розрізняють дротові і напівпровідникові.

а) Дротові ТЗ. Принцип дії заснований на зміні опору провідників при зміні температури по залежності:

Rt=R0(1+?t+?t2)

Rt — опір провідника при t 0C

R0 — опір провідника при t=0C

— залежить від матеріалу датчика

В якості матеріалу приймемо Cu або Pt у вигляді дроту = (0,01-0,1) мм, покритий ізоляцією і наматываемый на каркас із слюди, кварцу та ін діелектриків.

Мідні ТЗ (ПВМ). Межа змінних t = (0 — 180) 0С

Платинові t = (0 — 800) 0C

Основна характеристика даних датчиків при зміні t на 10С

= R / t *100

Робоча довжина l = (70 — 1000)мм

Дані датчика приєднаний до вторинних приладів, утворюючи вторинну ланцюг. Вторинні прилади: логометры, (вимірювачі опору), а також автоматично врівноважують мости. Датчик включається в одну з плечей мостів системи.

Напівпровідникові термоопору (термістори)

Напівпровідники займають місце між провідниками і діелектриками. Має негативний температурний коефіцієнт. Опору, тобто із збільшенням температури опір провідника зменшується.

Rt = A*e^В/Т

Rt — опір провідника при Т, К.

А – коефіцієнт (від матеріалу провідника)

Основні характеристики:

1 — температурний коефіцієнт

2 —

3 — потужність розсіювання – потужність яка розсіюється від датчика в ОС, не викликаючи його нагрівання.

Напівпровідникові датчики називаються термісторами. Тб характеризує інерційні властивості термістора.

1 — Вольт – амперна характеристика

T1 < T2 < T3

Кожна характеристика відповідне сталою Т С. Має два виражені ділянки: 1 — лінійна частина. По цій ділянці струм. протікає по термистеру, невеликий. не викликає нагрівання, тобто вся Е виділяється в ОС. Опір залежить від U. На (1) термістор використовується в якості датчика температури.

При подальшому протіканні струму, нагрів термистера збільшується, тобто зменшується U.

На цій ділянці термістор застосовується в якості 2-х позиційного регулятора.

Область застосування термістора широка: у схемах компенсації (через маленьких розчинів), в якості 2-х позиційних регуляторів.

Випускають: ММТ-1, 4, 5, 11

КМТ -1, 4, 5, 10

Покриті емалевою фарбою, застосовують в сухих неагресивних середовищах. Т = (0 — 120 ) 0С.

КМТ-1 поміщається в захищену металеву капсулу – вимірювання t в рідині, газоподібних, агресивних середовищах, що перебувають під тиском.

Гідність: малі габарити.

Недоліки: значна похибка вимірювання t.

Термопари

Принцип дії заснований на термоелектричному ефекті: при поєднанні 2-х різнорідних провідників в замкнуту ланцюг (місця з’єднання називаються спаями). При нагріванні одного з спаїв по даній колі протікає струм, викликаний термоерс.

Різні провідники містять різну кількість електронів. При нагріванні спаю електродів електронів перетікають з того провідника, де їх більше, туди, де їх менше.

Схема термопари:

1,2 – провідники (електроди)

1′, 2′ – з’єднання електродів (спаї)

1′ – гарячий, міститься в контрольоване середовище

2′ – холодний, підключений до приладу

е1, е2 – ЕРС гаряча і холодна спаї

е = е1 — е2 – ЕРС термопари

ЕРС ТП залежить не тільки від різних t спаїв, але і від їх абсолютного значення.

Основна характеристика – коефіцієнт. *100%

Застосовується t градуювання холодна спаю 20 0С. Основна похибка показань ТП пов’язана з відхиленням температури холодних спаїв, яка приєднається до 2-го приладу, від даної температури.

Для усунення похибки застосовують спеціальні схеми ЕРС даних холодних спаїв.

Застосовується мостова схема, є 4 плеча, в кожному з яких включені відповідні опору R1,R2 – постійного опору, величини яких не залежать від t. Rt — термоопір, що не залежить від t. R3 – потенціометр.

Цей міст має 2 діагоналі: 5-6 – живить діагональ, що включає джерело постійного струму, 3-4 – вимірювальну діагональ

Коли міст урівноважений, U вимірювальна діагональ U=0. Умова рівноваги мосту визначається наступним співвідношенням: рівність добутків опорів протилежних плеч

При збільшенні температури холодних спаїв збільшення Rt призводить до розбалансування мосту. У вимірювальній діагоналі виникає U.

Параметри даного мосту так, щоб U, що виникає у вимірі діагоналі було одно зміни ЕРС холодних спаїв і спрямоване назустріч йому, тобто

U34= е2

е2 — відхилення ЕРС холодних спаїв від ЕРС його градуювання

В якості матеріалів електродів ТП застосовують Pt. її сплави, сплави ін. металів.

Конструкція

ТП виготовляють у вигляді дроту, ізольований один від одного кварцовими або фосфорними трубочками і вміщену в захисно-металевий кожух.

Манометричні термометри

Складаються з термобалона, капілярної трубки і датчика тиску (манометра). Термобалон розміщується в оточення, де вимірюється температура. Температура оточення впливає на фізичний стан речовини всередині балона, що приводити до зміни тиску. Це тиск через капілярну трубку передається на відстань 60 м, діаметр трубки 0,2-0,5 і фіксується манометром, шкала градуйована в градусах Цельсія. Матеріал нержавіюча стиаль, трубка мідна В якості чутливих речовин використовують гази, рідини і газожидкосные суміші. Діапазон вимірювальних температур від -50 С до 600 С. Клас точності приблизно 1,5. Можуть використовуватися в пожежо-, вибухонебезпечному середовищі. Манометричні термометри бувають газові і рідинні:

А) газові – заповнені азотом під тиском 1-5 МПа, в залежності від температури змінюється тиск газу в балоні. Зміна тиск виражена залежністю де — тиск газу при температурі вимірювання, — при температурі 20 С (температура градуювання), — об’ємний коефіцієнт розширення газу. Похибка пов’язана з коливанням тиску відсутній із-за високого. Похибка пов’язана з відхиленням від 20 0С (температура градуювання) в каторой знаходиться капіляр; похибка розраховується для капіляра і манометричну частині де — обсяг капіляра манометричну частини, — об’єм балона, — навколишнє середовище, — 20

Недоліки: 1) висока інерційність зв’язок.низьким коеф.теплопередачі від металу корпуса балона до газу, що знаходиться в балоні. 2) низька теплоємність газу. 3) значні розміри балона (важко вставити трубки малого діаметру).

Б) рідинні заповнені кселолом. ртуттю під тиском 1-2 МПа. де — об’ємний коефіцієнт розширення рідини, — об’ємний коефіцієнт стиснення рідини. — різниця температур

Кселол. ртуть

Коливання атмосферного тиску не викликає похибки з-за високого і оберігає рідину від закипання. Недолік: Похибка пов’язана з відхиленням від 20 0С (температура градуювання), похибка при різному розташуванні манометричну частини і термобалона ( можна усунути при монтажі приладу з допомогою колектора).

Відносна похибка 0,5 до 2,5%. Випускають з електричними та пневматичними перетворювачами.

Короткий опис статті: датчики температури Реферат: Датчики температури, основні показники та характеристики Реферат, Датчики температури, основні показники, характеристики

Джерело: Реферат: Датчики температури, основні показники та характеристики

Також ви можете прочитати