Измерительная схема.

Мост Уитстона.

Rv-сопротивление сравнения .

При Rv=Rth- ток через G=0, R1=R2.

Преимущества моста: независимость результата от

Напряжения пит ания Us.

U_1-2 =Us[Rv/(R1+R2)-Rth/(R2+Rth)

При этом необходимо использовать высокоомный вольтметр Ri= , т. к. между точками 1-2 не должно

быть тока.

При низкоомном амперметре:

I_1-2 =I_s[R1*Rth/(R1+Rv)-R2*Rv/(R2+Rth)],

Где Is- ток питания

И

Типовая схема включения.

змерительный ток Is должен быть очень мал, чтобы не вызывать нагрев резистора Rth- щрщ приводит к ошибкам P=I² *R из-за саморазогрева при подводимой мощности. Рост температуры при саморазогреве:

T=T1-T2=P/E_k ,

где E_k- коэффициент саморазогрева,

Р- подводимая мощность P=I² *R,

T1- температура при отсутствии Is,

T2- температура при наличии Is,

Точности резисторов 0.1%

Термопары. В основе лежит явление генерации термо-эдс в точке контакта двух разнородных металлов.Диапазон рабочих температур 0..2300с. Преимущество: высокая точность и разрешающая способность.

Недостаток: низкая повторяемость.

Термопары – соединение (сварка) двух разнородных металлических проводов:

А) медь- медно-никелевый сплав(константан);

Б) железо- медно-никелевый сплав(константан);

В) платина- платино-иридиевый сплав.

Термопары относятся к генераторным датчикам.Две термопары образуют полный датчик(один из которых постоянно в 0С).

В зависимости от вида металлов термо-ЭДС может меняться от 7мкв/C до 75мкв/С. Например для термопары А) в диапазоне t 0..100С:40мкв/C при разности температурспаев 100С- ЭДС=4.3мВ

В последнее время применяются электронные схемы компенсации точки таяния льда при величине точности компенсации 0.5С в диапазоне температур 0300С. Дальнейшая компенсация при обработке.

Кремниевые датчики температуры.

В основе лежит явление изменения сопротивления кремниевого кристалла при изменении температуры.Диапазон рабочих темератур -50С+180С,в этом диапазоне ТКС в 35 раз больше, чем у металлических датчиков:=0.78*10^-2 0.9*10^-2С^-1.

Недостаток: нелинейная температурная характеристика.

Х арактеристика описывается уравнением:

Rt=R₂₅[1+²]

Где Rt-сопротивление при измерении

R₂₅- сопротивление при tC

- разность температур между температурой измерения и температурой калибровки

(2)=0.78*10^-2С^-1

(1)=1.84*10^-5 С^-1

Д

1-Rt=R₂₅[1+²]

ля более точных измерений квадратичная характеристика должна быть линеаризована: включение Rl независимо от температуры параллельно датчику при токовом питании либо последовательно с датчиком при питании напряжения.

Р ис.1.Линеаризация датчика температуры при токовом питании.

Рис.2.Линеаризация датчика температуры при питании напряжением.

В результате получаем формулу оптимального сопротивления линеаризации:

Rl=R25[(² )3*_m _m],

Где T_m= T_m –T_s(=25_C)- размах_, температурного диапазона по отношению к температуре калибровки,

Rl- величина сопротивления резистора линеаризации,

R25- сопротивление терморезистора при температуре калибровки.

Сопротивление Rl зависит от выбора средней температуры диапазона _m. Rl одинаковое для схе м на рисунках 1,2.

Например,

_m =25C

R25=1кОм Rl=1кОм[(0.78*10^-2С^-1)² 1.84*10^-5 С^-1 –1]=2.3кОм

=0.78*10^-2С^-1

=1.84*10^-5 С^-1

Tm=25C-25C=0

Схема формиформирования измерительного сигнала.

Датчик включен по мостовой схеме: мост R5 R6 R7(R8+R9). R5-для линеаризации датчика R6.Ток измерения <=1мА для избежания саморазогрева. Чувствительность моста 4мВC повышается до 50мВC в диапазоне 0..100C при сигнале 0..5В.

В настоящее время выпускаются кремниевые калиброванные датчики температуры со встроенными усилителями.В качестве датчика  U_б-э=f(t), напряжение б-экремниевого транзистора.

Возможно построение температурно-частотных преобразователей, где

температурно-зависимый элемент включен во время-задающую цепочку.