Реферат: Датчики физических величин

       Министерство общего и профессиональногообразования

            Новгородский государственныйуниверситет

                      им. Ярослава мудрого

            кафедра общей и экспериментальнойфизики

                         Курсовая работа

                             по теме

                  «Датчики физическихвеличин»

                                               выполнил:

                                               студент гр. 8021

                                               Дроздов С. В.

                                               проверил:

                                               доцент каф. ОиЭФ

                                               Потапов Ё. Ё.

                      Великий Новгород 1999

                                                               2

                           СОДЕРЖАНИЕ

     1 Температура как физическаявеличина...................5

     1.1 Понятие температуры.................................5

     1.2 Температурныешкалы.................................7

     1.3 Методы измерения температур........................8

     1.3.1 Жидкостные термометры............................8

     1.3.2 Водородныйтермометр..............................10

     1.3.3 Датчики теплового расширения.....................11

     1.3.4 Платиновые термометры сопротивления..............12

     1.3.5Термисторы........................................14

     1.3.6Термопары.........................................15

     1.3.6.1 Другие термопары...............................17

     1.3.7 Радиационная пирометрия..........................18

     2 Измерение температур термопарнымспособом.............20

     2.1 Термоэлектрическиетермометры.......................20

     2.2Заключение..........................................26

    Библиография............................................27

                                                                3

                       Перечень сокращений

     1. МПШТ — Международная практическаятемпературная шкала

     2. ЭДС - Электро — движущая сила

                                                               4

                   Задание на курсовую работу

     1 Тема работы: датчик температуры

     2 Цель работы: выбор датчика для  измерения физической ве-

личины согласнотребованиям технического задания.  Впроцессе вы-

бора датчикапровести литературный патентный обзор методов изме-

рения указаннойфизической величины, рассмотреть физические осно-

выфункционирования и конструктивные особенности датчика.  Сигнал

на выходе датчикадолжен быть электрическим.

     3 Технические параметры датчика

     3.1 Диапазонизмерений........................500 — 2500°С

     3.2 Общая приведённая погрешностьизмерений.............5%

     3.3 Диапазон рабочихтемператур...............500 — 2500°С

     3.4 Размеры датчика, неболее..............10 х 10 х 30 мм

     3.5 Дополнительных условий нет.

                                                                5

              1 Температура как физическаявеличина

                    1.1 Понятие температуры.

     Первоначальные представления о степенинагретости тел мы по-

лучаем изнепосредственного чувственного опыта. Дотрагиваясь  до

нескольких тел,мы можем сказать, какое из них теплее, а какое -

холоднее.Соответственно этому мы скажем, что первое из тел имеет

более высокуютемпературу, чем второе.

     Однако возможности  нашего  непосредственного    восприятия

весьма ограничены.  Для определения  температуры тел  в  большом

диапазоне еёизменения, а также для точного количественного суж-

дения о ней,необходимо прибегать не к непосредственному  ощуще-

нию, а кприборам.

     Рассмотрим две какие-либо  системы, состоящие  из  большого

числа молекул.Приведём их в соприкосновение таким образом, чтобы

они химически нереагировали друг с другом, чтобы не происходило

переноса веществаиз одной системы в другую, чтобы одна  система

не могларасшириться за счёт другой, и вообще, чтобы они не могли

обмениватьсямеханической энергией макроскопических движений. Для

этого вбольшинстве случаев обе системы необходимо разделить тон-

кой, нонепроницаемой стенкой.

     При этом ещё остаётся возможным переходэнергии  микроскопи-

ческих,хаотических движений молекул, составляющих эти  системы.

Другими словами,остаётся  возможным  обмен внутренней  энергией

соприкасающихсясистем.  Такой обмен можетпроисходить  либо  при

непосредственномсоприкосновении, либо через  стенку,  отделяющую

системы одну отдругой.

     Суммарную энергию, отданную таким путёмодним телом другому,

мы будем называтьколичеством переданной теплоты.

     Соприкосновение тел, при котором возможналишь передача теп-

ла от одного телак другому, будем  называть  тепловым контактом

этих тел.

     При передаче тепла от одного тела кдругому будет изменяться

энергияхаотического теплового движения молекул в  обоих  телах,

что приведёт кизменению ряда физических характеристик этих сис-

тем, связанных степловым движением. Так, например, для идеально-

го газа,заключённого в сосуде постоянного объёма, с ростом энер-

гии молекулярногодвижения будет увеличиваться давление  (1),  а

также и еготемпература.

                      pV = 2/3 · Eпост                        (1)

     где: p    — давление газа,

           V   - объём газа,

           Eпост- суммарная кинетическаяэнергия всех молекул га-

                  за.

                                                               6

     Мы говорим, что две системы имеютравные  температуры,  если

при тепловомконтакте их состояния не меняются.

     Если же температуры обеих систем различны,то при их  сопри-

косновении будетпроисходить передача тепла  от  более нагретого

тела к болеехолодному, и состояния систем будут меняться до тех

пор, пока междуними не установится тепловое равновесие. С этого

моментатемпературы обеих систем станут равными.

     Если два тела порознь  находятся в  тепловом  равновесии с

третьим, то онибудут находится в тепловом равновесии и при  не-

посредственномсоприкосновении друг с другом.  В этомслучае тем-

пературы обоихтел одинаковы и равны температуре тела, с которым

производитсясравнение и которое мы будем называть термометром.

     Как уже указывалось, температура  есть количественная  мера

энергиихаотического молекулярного движения в телах. С возраста-

нием энергииэтого хаотического движения увеличивается и темпера-

тура.  Поскольку изменение  энергии теплового  движения  молекул

всегда приводит кизменению целого ряда других физических харак-

теристик системы,то по численным  значениям  этих характеристик

можно судить отемпературе и устанавливать соответствующие шкалы.

     Вообще, температура тела или системыпредставляет собой  от-

ражение ихтермического состояния. Это мера кинетической энергии,

обусловленнойтепловым движением молекул тела или системы,  т.е.

потенциаломтеплового потока.  Тепло естьэнергия,  обусловленная

разностьютемператур между телом или системой и окружающей  сре-

дой.

     Тепло может передаваться от одного телаили системы к друго-

му (илинескольким) следующими способами :

     а) теплопроводностью — диффузией черезсреду,

     б) конвекцией — движением среды,

     в) излучением — с помощью электромагнитныхволн.

     Теплоёмкость — это количество тепла,необходимого для  повы-

шения температурытела или системы на один градус. Удельная теп-

лоёмкость — этоотношение теплоёмкости к массе.

     Термическое сопротивление является  мерой способности  тела

препятствоватьпрохождению через него теплового потока. Тепловое

равновесиепредставляет собой состояние между телом или системой

и окружающейсредой, когда между ними нет переноса тепла. Точкой

кипенияназывается температура, при которой наступает равновесие

между жидким ипараобразным состоянием вещества.  Точкойзамерза-

ния называетсятемпература равновесия между твёрдой и жидкой фа-

зами вещества.

                                                                7

                     1.2 Температурные шкалы

     Температурная шкала Цельсия, при которойизмерения проводят-

ся в градусахЦельсия, это лишь одна из нескольких  используемых

температурныхшкал. Она первоначально определялась точками замер-

зания и кипенияводы.  Термодинамическая шкаласогласно  Междуна-

родной системеединиц имеет несколько трудновоспроизводимых  то-

чек.  Во-первых, абсолютный нуль ( 0 К — заметим,что температура

втермодинамической шкале выражается в градусах Кельвина, которые

записываются безуказаний знака  градуса),  представляющий  собой

теоретическийминимум температуры для любого вещества и, во-вто-

рых, тройнуюточку воды (273,16 К).  Последняясоответствует тем-

пературеравновесия, в которой существуют одновременно вода,  лёд

и пар.  В термодинамической шкале нуль градусовЦельсия воспроиз-

водится пристандартном давлении 273,16 К.

     Использование 100 дискретных шаговтемпературы между точками

кипения и замерзанияводы при стандартном атмосферном давлении в

шкале Цельсияявляется совершенно произвольным.  Стольже  произ-

вольноприменяются 180  дискретных  шагов по  шкале  Фаренгейта.

Конечно, наличие100 шагов в температурной шкале Цельсия  делает

её децимальной испособствует её международному признанию наряду

стермодинамической шкалой.  МПТШ,рекомендованная  Международным

комитетом мер ивесов в 1983 г. базируется на определённых значе-

ниях температурсовокупности равновесных состояний и стандартной

аппаратуре,калиброванной на этих значениях.

     Применение температур состояний равновесияи стандартной ап-

паратуры в МПТШгарантирует, что расхождение в измерениях темпе-

ратуру,обусловленное разными типами измерительных приборов,  мо-

жет быть сведенок минимуму.  В интервалах между опорнымиточками

точностьизмерений сохраняется за  счёт  использования уравнений

интерполяции. Втаблице 1.1 перечислены 11 основных фиксированных

точек МПТШ  и указаны  измерительные  приборы, необходимые  для

воспроизведениятемператур в этих точках.

                                                               8

  Таблица 1.1 Основные фиксированные точкиМПТШ, значения тем-

 пературы в них и используемые для этого измерительныесредства.

 ┌───────────────────────────┬────────┬──────────────────────┐

  │ Название                 │Темпера-│измерительные средства│

  │                           │тура, К│                      │

 ├───────────────────────────┼────────┼──────────────────────┤

  │Точка затвердеваниязолота.│1337,58 │ Оптический пирометр  │

  │Точка затвердеваниясеребра│1235,08 │ Термопара            │

  │Точка затвердевания цинка..│692,73 │        -             │

  │Точка кипения воды.........│ 373,15│        -             │

  │Тройная точка воды.........│273,16 │        -             │

  │Точка кипениякислорода....│  90,188│        -             │

  │Тройная точкакислорода....│  54,361│        -             │

  │Точка кипния неона.........│  27,102│ Платиновый термометр │

  │Точка кипения равновесного│        │ сопротивления        │

 │водорода...................│  20,28 │        -             │

  │Равновесие между жидкой и  │       │                     │

  │газовой фазами равновесного│        │                      │

  │водорода при давлении в    │        │                      │

  │33330,6Па.................│ 17,042│        -             │

  │Тройная точка равновесного│        │                      │

  │водорода...................│  13,81 │        -             │

 └───────────────────────────┴────────┴──────────────────────┘

                 1.3 Методы измерениятемператур

     Существует несколько способов измерениятемпературы. Их мож-

но разделить надве основных группы :

     а) неэлектрические методы измерениятемпературы,

     б) электрические методы измерениятемпературы.

     В последующих главах будут рассмотрены какэлектрические так

и неэлектрическиеметоды измерения температур.

                   1.3.1 Жидкостные термометры

     Простейшими термометрами являютсяжидкостные. На рисунке 1.1

изображён ртутныйтермометр, состоящий из небольшого резервуара с

ртутью,оканчивающегося тонким капилляром.

                                                                 9

                         100

                     

                          t               h100

                  

                                       ht

                           0

                  Рисунок 1.1 Ртутный термометр

     При нагревании ртуть расширяется и её  уровень в  капилляре

поднимается.  Шкала и начало отсчёта могут  быть выбраны  произ-

вольно.  Применяя шкалу Цельсия разделим высотукапилляра на  100

равных частей,можно определить температуру в градусах Цельсия по

отношению высотыподнятия ртути в  капилляре  к интервалу  между

двумя основнымипостоянными точками по формуле (2).

                      t = ht / h100 ·100°C                   (2)

     где: t   - искомая температура,

          ht   — высота поднятия ртути,

          h100 — высота капилляра.

     Такое определение температуры пригоднолишь для грубых изме-

рений вбыту.  При более точных измерениях  обнаружитвается,  что

для разныхтермометрических жидкостей, например для  ртутного  и

спиртовоготермометров, при одинаковой температуре численные зна-

чения отношений(2) совпадают друг с другом  лишь  для выбранных

постоянныхточек.  При промежуточных  же температурах  показания

обоих термометровбудут несколько  расходиться,  так как  законы

расширенияразличных жидкостей и сосудов, их содержащих,  строго

говоря, различны.

                                                              10

                   1.3.2 Водородный термометр

     Для более точного определения  температурной шкалы  следует

воспользоватьсяидеальным газом.  Поскольку идеальныйгаз  должен

подчинятьсяуравнению Менделеева-Клапейрона (3), то о температуре

газа можно судитьпо изменению его объёма или давления.

                          pV = m/M · RT                       (3)

     где: p — давление газа,

          V — объём газа,

          m — масса газа,

          M — молярная масса газа,

          R — молярная газовая постоянная,

          T — абсолютная температура.

     Водород при давлениях, не превышающихатмосферное, и  в  до-

вольно  широком интервале  температур  благодаря очень  слабому

взаимодействиюмежду его  молекулами  можно практически  считать

идеальным газом.Поэтому для точных измерений температуры и уста-

новлениятермометрической шкалы применяют водородный  термометр,

показанный нарисунке 1.2. Резервуар с водородом, находящимся под

атмосфернымдавлением, соединён с U-образной трубкой, заполненной

ртутью и открытойс одной стороны в атмосферу

                Рисунок 1.2 Водородныйтермометр

     При нагревании  водород расширяется.  Для  сохранения пос-

тоянства давленияправое колено U-образной трубки опускают до тех

пор, пока несравняются уровни ртути в обоих коленях и тем самым

давление водородане стане равным первоначальному. Из формулы (3)

следует, что поизменению объёма  можно  определить температуру.

Условливаясьразность температур между точкой кипения воды и точ-

                                                              11

кой таяния льдасчитать равной 100, можно очень точно установить

температурнуюшкалу и определить начало отсчёта.

     Имея эталонный водородный термометр, можноточно  программи-

ровать любойжидкостный термометр, вне зависимости от конкретного

закона расширениятермометрической  жидкости.  Таким же  образом

можнопроградуировать и любые другие термометры,  основанные  на

зависимости иныхсвойств тел от их температуры.

               1.3.3 Датчики тепловогорасширения

     В основу построения датчиков,  основанных на  использовании

тепловогорасширения твёрдых тел положено упругое изменение  ли-

нейных размероврабочего тела при изменении температуры (дилато-

метрическийэффект).  Перемещение свободного концарабочего  тела

относительнозакреплённого преобразуется в выходной сигнал с по-

мощью любого изпреобразователей положения.

     Чувствительность всех системпропорциональна их длине и раз-

ноститемпературных коэффициентов расширения рабочих  элементов.

Для увеличенияперемещения выходного органа применяются рычажные

системы илиспециальные формы воспринимающих элементов.

     В качестве материалов с  малым температурным  коэффициентом

расширенияиспользуются инвар, кварц; с большим — аллюминий,  ла-

тунь, сталь идр.  Данные материалов, применяемые вдатчиках ука-

занного типа,приведены в таблице 1.2. Выбор материалов для дета-

лей датчика взначительной степени  определяет  его динамические

характеристики.  Для уменьшения  запаздывания  детали,  которые

быстреевоспринимают изменения температуры (наружные трубки, нить

и т.п.),изготавливаются из материалов  с  большим температурным

коэффициентомрасширения.

  Таблица 1.2 Температурный коэффициент  расширения некоторых

                           материалов.

                 ┌────────────────┬───────────┐

                  │Материал        │a,10·6 °С·1│

                  ├────────────────┼───────────┤

                 │Цинк............│    30    │

                 │Олово...........│    27    │

                 │Алюминий........│    24    │

                 │Серебро.........│    19    │

                  │Золото..........│     14   │

                 │Платина.........│     8    │

                 │Стекло..........│  3- 8,5  │

                 │Вольфрам........│     8,36 │

                  │Плавленныйкварц│      0,55 │

                  └────────────────┴───────────┘

                                                              12

     Пределы измеряемых температур для данноготипа датчиков  ли-

митируетсяхимической устойчивостью рабочего тела и стабильностью

температурногокоэффициента расширения.  Максимальнаятемпература

лежит в пределах200-550°С.

     Точность датчиков в зависимости отиспользуемых выходных органов

 составляет 1,5 — 5%.

     Постоянная времени в воде равна 6 — 7 с.

            1.3.4 Платиновые термометрысопротивления

     В этих преобразователях используетсяизменение сопротивления

проволоки илиплёнки из платины для определения температуры. Они

называютсярезистивными детекторами температуры. Отсюда не  сле-

дует, что другиеметаллы не могут быть использованы для измерения

температуры,однако наиболее часто в таких преобразователях при-

меняютсяплатиновые чувствительные элементы.

     Чувствительность резистивныхтемпературных  преобразователей

весьма низкая, адинамическая реакция — довольно медленная (в си-

лу конструкцииприбора).  Они подвержены разрушению привибрациях

и ударах.

     Зависимость сопротивления от температурыбыла  впервые  пол-

ностью определенадля промышленного платинового термометра сопро-

тивления в Бюростандартов в 1904 г. для диапазона температур от

-220 до +1050°С.

     Существуют два основных типаплатиновых  проволочных  резис-

тивныхпреобразователей: погружаемый в среду зонд и  монтируемый

на поверхностичувствительный элемент. Проволочные элементы обыч-

ноустанавливаются на керамической основе с минимальным  натяже-

нием и, какправило, покрываются защитным материалом, предотвра-

щающим их отвоздействия окружающей среды.

     Конструкция типового платиновогопроволочного зонда показана

на рисунке 1.3,а  монтируемого  на поверхности  чувствительного

температурногоэлемента — на рисунке 1.4.

     Преобразователи с плёночнымичувствительными  элементами,  в

которыхприменяется металлическая фольга, расположенная на изоли-

рующей подложке,не столь распространены, как проволочные,  хотя

сфера ихиспользования постоянно расширяется, поскольку они имеют

малые размеры,улучшенную  динамическую  реакцию, более  высокую

чувствительностьи относительно низкую стоимость (рисунок 1.5).

     Платиновые резистивные преобразователиобычно  включаются  в

одно из плечмоста Уитсона, с помощью которого обеспечивается вы-

сокая точностьизмерений. Конечно, невысокое сопротивление прибо-

ра (около 100 Ом)создаёт проблемы при его коммутации с  измери-

тельнойаппаратурой,  поскольку  сопротивление проводов,  соеди-

няющихпреобразователь с измерительной схемой, может быть соизме-

римо ссопротивлением преобразователя.

                                                              13

          соединительные

             провода

      защитное                                 платиновый

       покрытие                               проволочный

                                                 элемент

                                     вентиляционные

                                         отверстия

           Рисунок 1.3 Конструкция проволочногозонда

                                             водонепроницаемое

                                                       покрытие

                                              водонепроницаемое

                                                      основание

                                              наклеенная

                                                   платиновая

                                                        обмотка

      Рисунок 1.4 Конструкция проволочногопреобразователя

            контактные площадки          платиновый

             для подключения               элемент

                                                плёнка

     Рисунок 1.5 Конструкция тонкоплёночногопреобразователя

                                                              14

                        1.3.5 Термисторы

     Термистор представляет собой по  существу полупроводниковый

резистивныйприбор, сопротивление которого зависит от температу-

ры.  Такие приборы имеют обычно отрицательныйтемпературный коэф-

фициент, т.е. ихсопротивление падает с увеличением температуры.

Термисторыиспользуются в диапазоне температур от -50 до +300°С,

хотя за счётспециальных интерфейсных решений не исключено изме-

рение температурыи за указанными  пределами.  Основной причиной

столь узкоготемпературного диапазона термисторов  является  су-

щественнаянелинейность их характеристик.

     Для изготовления термисторов обычно вкачестве полупроводни-

ковых материаловиспользуются спекаемые смеси сульфидов или селе-

нидов, однакоприменяются также  окиси  кобальта, меди,  железа,

марганца илиурана.  Эти металлы оформляются в видешариков, дис-

ков, стержней илишайб, которые затем  помещаются  в капсулы  из

стекла, пластикаили металла, а иногда просто покрываются  этими

материалами.Небольшие размеры чувствительных элементов обеспечи-

вают их высокуюдинамическую реакцию, а некоторые миниатюрные ти-

пы элементовимеют динамическую реакцию всего несколько микросе-

кунд.

     Из известных типов термисторов наиболееширокое  распростра-

нение  получили зонды  и  базовые чувствительные  элементы.  По

конструкции ониочень похожи на обычные резисторы, за исключением

исключениемиспользуемых материалов, сопротивление которых зави-

сит оттемпературы.  Термисторы, как правило, ненуждаются в точ-

ной настройкеинтерфейсных схем, поскольку они имеют широкие до-

пуски. Конечно,некоторые типы термисторов обладают допусками по-

рядка [1]+0,2°С в пределахустановленного температурного  диапазона,

для обеспечениякоторых может потребоваться специальная подстрой-

ка.

     Недостатком термисторов  является плохая  воспроизводимость

характеристик  и нелинейность  функции  преобразования,  которая

имеет вид (4)

                     RT = R0 eB(1/T — 1/To)                   (4)

     где: B — коэффициент,  определяющий температурную  чувстви-

              тельность термистора,

          RT — сопротивление термистора притемпературе Т,

          R0 — сопротивление термистора притемпературе Т0,

          T  — температура термистора,

          T0 — начальная температуратермистора.

                                                              15

                         1.3.6 Термопары

     Чувсвительность термопары к температуреосновывается на  эф-

фекте Зеебека(чаще известном в отечественной литературе под наз-

ванием  термоэлектрический  эффект), при  котором   используется

соединение двухразнородных материалов.  Когда двасоединения на-

ходятся приразных температурах, то в соединяющих их цепи  течёт

электрическийток.

     Значение тока или ЭДС, генерируемой током,определяется раз-

ностью температурмежду двумя соединениями (спаями) и материала-

ми, из которыхизготовлены термопары.

     Спай, температуру которого необходимо  измерить, называется

чувствительнымспаем.  Другой спай (опорный) обычнонаходится при

заранее известнойтемпературе,  например  температуре замерзания

воды (0°С).Опорная температура должна выдерживаться с определён-

ной точностью.Для достижения высокой точности в лабораторных ус-

ловиях в этихцелях используется, например, тройная точка воды.

     Напротив, при менее жёстких требованияхдля получения  опор-

ной температурыможет быть использована печь с регулируемой тем-

пературой.  При проектировании систем для  измерения температуры

следует учитыватьеё стоимость.

     Требуется также специальное оборудованиедля отображения из-

меренногозначения температуры и автоматической компенсации внут-

реннейопорной  температуры.  Подобные термометрические  системы

характеризуюттемпературу, определяемую чувствительными элемента-

ми, с тебуемойточностью и исключают необходимость для пользова-

теля вычислятьтемпературу чувствительного элемента по  значению

генерируемой имЭДС.

     Для достижения максимальной точностиприменяются специальные

таблицы наиболеераспространённых типов термопар, в которых раз-

ность (обычно поотношению к опорной температуре  0°С)  сопостав-

ляется созначением генерируемой ЭДС. Наиболее типичные термопары

перечислены втаблице 1.3, где указаны также английские стандар-

ты, всоответствии с которыми они изготовлены.

     Термопары изготавливаются обычно в видезонда, но, поскольку

в них требуетсяналичие спая из двух материалов,  возможно  изго-

товление такихпервичных измерительных преобразователей, в кото-

рыхчувствительный элемент содержит две проволочки из термопарных

материалов,спаянных вместе на тонком  кончике.  Различные формы

спаев приведенына рисунке 1.6. Они выполняются посредством свар-

ки, пайки твёрдымприпоем или пайки серебрянным припоем.

     Кончик спаянных проволочек может бытьпомещён в зонд или не-

посредственно всреду, температура которой измеряется. Спаи  вы-

полняютсязаземлёнными или не заземлёнными на защитный кожух.  Не

исключеноприменение открытых или закрытых спаев, как это показа-

но на рисунке1.7.

                                                              16

         Таблица 1.3 Наиболее употребительныематериалы

                      стандартных термопар.

   ┌───┬───────────────┬──────────┬────────────────────────┐

    │тип│номер англий-  │первичная │вторичнаяобмотка       │

    │  │ского стандарта│ обмотка │                       │

   ├───┼───────────────┼──────────┼────────────────────────┤

    │ Е │               │Никель90%│Константан (57%меди,    │

    │  │               │Хром10%  │43% никеля)             │

    │ I │  BS1828      │Железо   │Константан             │

    │ K │  BS1827      │Никель 90%│Никель 94%, марганец 3%,│

    │  │               │Хром10%  │алюминий 2%, кремний 1%│

    │ R │  BS1826      │Платина   │Платина87%, родий 13%  │

    │ S │  BS1826      │Платина   │Платина90%, родий 10%  │

    │ T │  BS1818      │Медь      │Константан             │

   └───┴───────────────┴──────────┴────────────────────────┘

         а)            б)            в)            г)

   а — сваренные внахлёст, б — развальцованныевитые провода,

           в — сваренные встык,    г — витые провода.

   Рисунок 1.6 Типовые формы спаев втермопарных температурных

                 измерительных преобразователях

         а)            б)            в)            г)

    а — открытый и незаземлённый, б — открытыйи заземлённый,

    в — закрытый и заземлённый, г — закрытый инезаземлённый.

          Рисунок 1.7 Возможные типытермопарных зондов

                                                              17

     Третья форма термопар, показанная нарисунке  1.8,  является

спаем фольги,смонтированной на некоторой подложке. Фольга может

представлятьсобой магнитную плёнку, легко прикрепляемую к любой

ферромагнитнойповерхности, температура которой измеряется.

     подсоединительные                         пластмассовая

         провода                                   плёнка

                                                 спай

     Рисунок 1.8 Типовая конструкция плёночноготермопарного

                         преобразователя

     Термопары прочны и экономичны, посколькуих точность основы-

вается наэталонных значениях температуры, требования к воспроиз-

ведению которойне являются чрезмерно высокими.  Ониобладают до-

вольно хорошимидинамическими свойствами, так как имеют миниатюр-

ныйчувствительный элемент и могут быть использованы  в  широком

диапазонетемператур.

                    1.3.6.1 Другие термопары

     В последние годы появились  разнообразные методы  измерения

температурытермометрическими средствами. Полупроводниковые тем-

пературныечувствительные элементы, выполненные  в  виде интег-

ральных схем,генерируют на своих выходах электрический ток, про-

порциональныйабсолютной температуре.  Такиеизмерительные преоб-

разователи  обладают достаточно  хорошей  линейностью и   имеют

чувствительностьпорядка 1 мкА  выходного  тока на  один  градус

Кельвина.

     Схема их подключения к измерительной цепианалогична термис-

торам, однако ониболее эффективны для работы в дистанционных из-

мерительныхсистемах, в которых ток, генерируемый чувствительным

элементом, неизменяется для любой измеряемой температуры. Поэто-

му сопротивлениемсоединительных проводов и  падением  напряжения

на них можнопренебречь.

     Другие типы полупроводниковыхчувствительных элементов гене-

рируют на выходенапряжение, пропорциональное температуре. Напри-

мер, один изтаких приборов имеет выходное напряжение 

еще рефераты
Еще работы по физике