6.4. Резонансные измерительные цепи.
Чувствительность схемы:
C лежит от 1 до 100 пФ
при низкой частоте питающего напряжения сопротивление датчика очень велико и возможно появление погрешности, обусловленное токами утечки
С = 10 пФ f = 50 Гц
Rc =
Ом
Преимущества:
измерение быстро переменных величин (частота колебаний жёстких обкладок достаточно велика)
обкладки могут быть сделаны очень компактно
обкладки могут быть выполнены с заданной функцией преобразования f (заданной формы)
сила притяжения между обкладками очень мала
Недостатки:
малая величина выходного сигнала
необходимость экранирования измерительной и питающей цепей
сложность вторичных преобразований
6.5. Датчики температуры.
Термопара
Измерительный прибор включается в разрыв свободного спая и это не изменяет термо-ЭДС, если температура концов неизменна.
пользуются градированными графиками: диапазон от 1 К до 3000 К; погрешность несколько градусов (в некоторых случаях 0,001 градуса)
погрешность зависит от точности определения и поддержания t свободных ионов
название |
диапазон t |
max ЭДС |
ΔТ |
Pt + 10%Rh - Rt |
0÷1300 |
12 |
0.5÷6 |
Ni + Cr – Al + Cu |
-200÷1000 |
41 |
4÷10 |
Ni + Cr – Cu + Ni + Mn |
-200÷600 |
49 |
1÷3 |
Ni + Cr – Al |
-271÷0 |
5.2 |
0.05÷0.3 |
Достоинства:
измерение очень маленькой разницы температур
очень малая теплоёмкость (слабое влияние на объект)
малая тепловая энерготность
простота конструкции
Градуировка с помощью газовых термометров R,V → T
На базе термопары выпускают датчики давления.
нагреватель питается постоянным током Uпит. стабилизировано
потери энергии: нагрев газа, излучение и нагрев держателей
потери на излучении и на нагреве держателей – постоянны
изменение P газа приводит к изменению T, а оно приводит к изменению ЭДС
по изменению термо ЭДС можно судить о давлении газа в объёме
Терморезистор – датчик преобразования ΔТ в ΔR (металлически проволочные и п/п резисторы)
эти датчики называют термометрами сопротивления
Cu, Ni, Rt – для проволочных
R0 – при 0 ˚С
d – температурный коэффициент сопротивления
0.05÷0.1 мм – такой каркас помешается в кожух их жаропрочного материала
Cu до 150 ˚С
Ni до 250˚С
Pt до 850 ˚С
для измерения R используют мостовые либо компенсационные схемы
Δt 0.4 ˚C - Cu
Δt 0.2 ˚C - Rt
Преимущества:
высокая точность и надёжность
Недостатки:
большие габариты и большая тепловая инерционность
На базе терморезисторов также выпускаются датчики давления
ПМТ – 6
тонкая проволока нагретая током
преобразователь тепловой
п/п терморезисторы называют – тренисторы
п/п получают из смеси (Co, Cu, Mn, Mg)
c увеличением T R уменьшается
β – температурный коэффициент сопротивления
Рабочий диапазон от -100 до 300/600 ˚C
Преимущества:
чувствительность в 6-10 раз выше, чем у проволочных
изготавливаются с R = 100 кОМ и выше
могут иметь очень малые размеры и малую теплоёмкость → малая тепловая инерционность (10млС)
Недостатки:
нелинейность функции преобразования
значительный разброс параметров
нестабильность характеристик
Термисторы используют когда не надо высокой точности, а нужны малые размеры, малая тепловая инерционность и высокая чувствительность.
В качестве датчиков температуры используются п/п приборы (диоды, транзисторы) так как их ВАХ зависит от t.
Существуют специальные микросхемы для измерения t (результат в цифровом виде)