3.Датчики теап-ры.

Приборы для измерения температ – термометры.В автоматич. с-мах измерение темп-ры основано на измерении физич. св-в тел, функц-но связанных с температ. По принципу действия термометы: термометры расширения (жидкостные и механич.), манометрические, термоэлектрические (термопары), термометры сопр-я.

Термометры расширения измеряют темп-ру по тепловому расширению жид-ти (жидкостные) или тв. тел (дилатометрические и биметаллические) типы :жидкостные,дилатометрические ,биметаллические

В жидкостных стеклянных термометрах в зав-ти от величины измеряемой темп-ры в кач-ве рабочего в-ва - ртуть (диапазон измеряемых темп-р от – 30 до +600⁰ С), спирт (от – 130 до +60 ⁰С), керосин (от +200⁰ С). Жидкостные термометры использ-ся в простейших измерительных с-мах

Принцип действия дилатометрических термометров: разность линейного расшир-я 2-х тв. тел с различными температ. коэф-ми расширения. Используют мат-лы со значительно отличающимися коэф-ми линейного расшир-я, инвар (сплав никеля и железа), коэф линейного расшир-я =0, и латунь с большим коэф линейного расшир-я.

Состоит из инварного стержня, латунной трубки и показывающей стрелки,один конец инварного стержня жестко соединен с дном латунной трубки, а другой свободно перемещ-ся. В зав-ти от тем-ры окруж. среды возник. разность удлинений трубки и стержня. При этом свободный конец стержня отклоняет стрелку прибора. Прим-ся при измерении темп-р в диапазоне 0-500⁰С. (датчики-реле типа ТУДЭ).

Биметаллический датчик- пластина,сваренную из 2-х металлов с различными темпер. коэф расшир-я.( сталь – инвар). Перемещ-е конца пластинки ч/з рычажную с-му передач прив. в движ-е показывающую стрелку прибора. Показания биметаллич. термометра могут регистрироваться на диаграммной ленте.

В реле типа ДТКБ свободный конец биметаллич. чувствительного эл-та замыкает или размыкает контакты при изменении контролируемой темп-ры. Точность срабатывания контактной группы не более ±0,5⁰ С.(-)остаточные деформации и инерционность материалаов.

Принцип действия манометрич. термометров – зав-ть от темп-ры давл-я среды, находящейся в замкнутом объеме. (замкнутая с-ма, в котор. входят термобаллон1, в измеряемой среде, капилляр3, упругая манометрич. пружина2, связанная со стрелкой прибора4, шкала, проградуированная в ⁰С).В зав-ти от вида среды, находящейся в замкнутой с-ме, манометрич. термометры: жидкостные (рабочее в-во – ртуть, кремний, органическая . или полиметилсилаксановая жидкость), газовые конденсационные (наполнитель – азот или аргон), конденсационные (или паровые), в котор. использ-ся низкокипящие жид-ти фреон, ацетон, этиловый спирт. При увелич темпер в которую погружен термобаллон, повыш давл-е в замкнутой с-ме. Это изменение давл-я по соединительной трубке (дистанцион капилляру) передается одновитковой манометрической пружине, один конец которой жестко закреплен в держателе, а второй, перемещаясь под действием избыточного давл-я, поворачивает стрелку относительно шкалы.

Преимущества газовых термометров – сравнит малая температурн погрешность и наибольшая дистанционность за счет соединительной капиллярной трубки. Достоинства жидкостных термометров – малая инерционность и небольшие размеры термобаллона, парожидкостных – небольшая температурная погрешность и сравнительно малые размеры термобаллона.

Принцип действия термометров сопротивления основан на св-ве проводников и полупроводников изменять свое электрич. сопротивл-е при изменении темпер.Завис-ть сопротивл-я проводника от его темп-ры выражается ф-лой:

,где А – постоян коэф; α – темпер коэф сопротивления (ТКС); Т – темпер, К. Мат-лы, для изготовления термометров сопротивления, должны иметь макс и постоян температ коэф сопротивления (ТКС), линейную зав-ть сопротивл-я от темп-ры, обладать хорошей воспроизводимостью св-в и инертностью к воздействиям окруж. среды.Для изготовления проводниковых термометров сопротивл-я используют медь, никель платину, вольфрам, обладающие положит темпер коэф сопротивл-я ,мало изменяющимся в диапазоне 0- 150 ⁰С (для никеля и меди) и 0- 600 ⁰С для платины. При более высоких темп-рах эти мат-лы окисляются. Чувствительные эл-ты платиновых термосопротивлений (ТСП)- платиновая спираль, помещенная в капиллярную керамич. трубку с керамич. порошком, которая находится в защитной арматуре. Термометры сопротивл-я - одни из наиболее точных преобразователей темп-ры. Погрешность измерения темп-ры : 0,001 ⁰С.Для изготовления полупроводниковых термосопротивлений (термисторов) прим. окислы металлов (Mn₂O₃, Cu₂O₃, Fe₂O₃ и др.), которые прессуются и спекаются при высокой темп-ре. Полупроводниковые термосопротивления в отличие от металлических имеют меньшие размеры и большие значения 'ГКС. Темпер датчика термосопрот-я (как проводникового, так и полупроводникового), а =>, и его сопротивл-е определ-ся многими факторами, главн. из которых- пл-ть протекающего ч/з датчик тока, темп-ра наружной среды, физич. св-ва газовой и жидкой среды (ее пл-ть, теплопроводность и т. п.), скорость движ-я газовой или жидкой среды и т. п. При измерении темп-ры термометры сопротивл-я использ-ся в комплекте со вторичн. приборами.

Термоэлект. термометры (термопары)- в с-мах автоматич. контроля. Принцип действия : использов термоэлектрического эффекта, когда в замкнутой цепи, состоящей из 2-х разнородных проводников с 2-мя спаями, возникает ЭДС, если темпер спаев поддерживать различной. Величина этой ЭДС (термо ЭДС) зав. от мат-ла проводников и разности темп-р спаев. Цепь, состоящая из 2-х разнородных проводников с двумя спаями- термопара. Если темп-ру одного из спаев поддерживать постоянной, то ЭДС, возникающая в термопаре, будет функцией темп-ры другого спая. В термопаре спай, подверженный воздействию контролируемой темп-ры, наз-ся горячим, а другой спай – холодным (с темп-рой Т=const.

Термопары: хромель – копель (ТХК), хромель – алюмель (ТХА) и платинородий – платина (ТПП). Для изготовления термопар применяют электроды в виде проволоки диаметром 0,5 – 3,2мм. Электроды соприкасаются только в рабочем конце, в остальной части они изолированы друг от друга.

Недостатки термоэлектрических датчиков-относительно небольшая точность при измерениях высоких темп-р, нелинейность рабочей хар-ки, погрешность вследствие изменения темп-ры холодного спая.