2. Измерение и стабилизация температуры внутри замкнутого объема

   1. Измерение температуры

Температура не может быть измерена непосредственно. Об её изменении судят по изменению других физических свойств тел (объёма, давления, электрического сопротивления, ЭДС, интенсивности излучения и др.), связанных с температурой определёнными закономерностями. Поэтому методы измерения температуры являются по существу методами измерения указанных выше термометрических свойств, которые должны однозначно зависеть от температуры и измеряться достаточно просто и точно. При разработке конкретного метода или прибора необходимо выбрать термометрическое вещество, у которого соответствующее свойство хорошо воспроизводится и достаточно сильно изменяется с температурой. Для измерения температуры (при любом методе) необходимо определить температурную шкалу [1].

Общим и существенным для всех контактных методов измерения температуры является то, что всякий прибор, измеряющий температуру среды, должен находиться с ней в тепловом равновесии. Основными узлами всех приборов для измерения температуры являются: чувствительный элемент, где реализуется термометрическое свойство, и связанный с ним измерительный прибор, который измеряет численные значения этого свойства.

Путём сравнения с эталоном значения температур, для конкретного термометрического устройства, передаются образцовым приборам, по которым градуируются и проверяются рабочие приборы для измерения температуры. Образцовыми приборами являются германиевые (1,5- 13,8 К) и платиновые [13,8-903,9 К (630,7 °С)] термометры сопротивления, платинородий (90% Pt, 10% Rd) - платиновая термопара (630,7-1064,4°С) и оптический пирометр (выше 1064,4 °С) [3].

2. Стабилизация температуры

Для поддержания и стабилизации заданной температуры внутри замкнутого объема, необходимо помимо управляющих воздействий на устройства нагрева/охлаждения теплоносителя, иметь обратную связь, для того чтобы можно было корректировать управляющие воздействия на устройство нагрева/охлаждения исходя из данных, полученных от обратной связи. Для этой цели служат датчики температуры.

3. Датчики температуры

По принципу работы, датчики температуры делятся на несколько типов:

• Жидкостные датчики температуры. Жидкостные датчики основаны на принципе теплового расширения датчики температуры[3].

• Механические датчики температуры.

  • Биметаллические датчики температуры.

  • Манометрические датчики температуры.

Механические датчики температуры,  так же как и жидкостные, основаны на явлении теплового расширения тел [4].

• Оптические датчики температуры.

Оптические датчики температуры (пирометры) позволяют регистрировать температуру благодаря изменению электромагнитного сигнала, излучаемого телом [5].

• Акустические датчики температуры.

Акустический датчик температуры использует зависимость между температурой какой-либо среды и скоростью распространения в ней звука [5].

• Электрические датчики температуры [6].

  • Датчики

    • Полупроводниковые

    • Металлические

  • Термоэлектрические датчики температуры (термопары)

Исходя из соображений простоты устройства, надежности работы и заданного диапазона измеряемой температуры, был выбран датчик на основе p-n перехода полупроводникового диода.