Выбор типа термопар
• Тип R (платнородий-платиновая термопара)
• Свойства те же, что и у термопар типа S.
Тип В (платнородий-платинородиевая термопара)
•Рекомендуемая максимальная температура рабочего диапазона 1500 °С (зависит от диаметра проволоки);
•Кратковременное применение возможно до 1750 °С;
•Может загрязняться при температурах выше 900 °С водородом, кремнием, парами меди и железа, но эффект меньше, чем для термопар типа S и R;
•При температуре выше 1000 °С термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов. Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия.
•Может использоваться в окислительной среде;
•Не рекомендуется применение при температуре ниже 600 °С, где ТЭДС очень мала и не линейна.
11
термопар
Принцип действия термопар и особенности преобразования и передачи сигнала приводят к следующим возможным проблемам при их эксплуатации, вызывающим ошибку в определении температуры
1.Дефекты формирования рабочего спая термопары;
2.Возникновение термоэлектрической неоднородности по длине термоэлектродов и изменение градуировочной характеристики термопары;
3.Электрическое шунтирование проводников изоляцией и возможное возникновение гальванического эффекта;
4.Тепловое шунтирование;
5.Электрические шумы и утечки.
12
|
термоэлектродов |
|
Тип |
Материал термоэлектродов |
|
|
|
|
терм |
|
|
о |
положительного |
отрицательного |
пары |
||
ТХК |
Сплав хромель |
Сплав копель (56% |
(90,5% Ni + 9,5% Сr) |
Си + 44% Ni} |
|
ТПР |
Сплав платина-родий Сплав платина-родий |
|
|
(70% Pt - 30% Rh} |
(94% Pt-6%Rh) |
|
Сплав вольфрам- |
Сплав вольфрам- |
ТВР |
рений (95% W - 5% |
рений (80% W-20% |
|
Re) |
Re) |
|
|
13 |
Термопреобразователи сопротивления
Принцип действия термопреобразователей сопротивления (термо-резисторов) основан на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников в зависимости от температуры.
Материал, из которого изготавливается такой датчик, должен обладать
•высоким температурным коэффициентом сопротивления,
•линейной зависимостью сопротивления от температуры,
•хорошей воспроизводимостью свойств,
•инертностью к воздействиям окружающей среды.
Внаибольшей степени всем указанным свойствам удовлетворяет платина и медь.
14
сопротивления
• Наиболее распространенный тип термометров сопротивления – платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению.
Платиновые терморезисторы предназначены для измерения температур в пределах от –260 до 1100 С. В диапазоне температур от 0 до 650 С их используют в качестве образцовых и эталонных средств измерений, причем нестабильность градуировочной характеристики таких преобразователей не превышает 0,001 С
В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующим стандартом на технические требования к рабочим термометрам сопротивления является ГОСТ Р 6651-2009.
15
сопротивления
• В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы номинальных статических характеристик (НСХ) и стандартные зависимости сопротивление-температура.
Недостатком меди является небольшое ее удельное сопротивление и легкая окисляемость при высоких температурах, вследствие чего конечный предел применения медных термометров сопротивления ограничивается температурой 1800C. По стабильности и воспроизводимости характеристик медные терморезисторы уступают платиновым.
16
Параметры термосопротивлений |
||||||
Тип термо- |
100 |
/ 0 |
Диапазон |
Класс |
Разброс |
|
преобразова |
измерения, |
относительно |
||||
теля |
|
|
°С |
допуска |
номинала |
|
|
|
|
||||
|
|
|
220...+850 |
А |
±(0,15+0,002| t|) |
|
Платиновый |
1,385 |
1,391 |
220...+1100* |
B |
±(0,3+0,005| t|) |
|
(ТСП) |
|
|
100...+300, |
С |
±(0,6+0,008| t|) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
+860...+1100 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
-50...+120 |
А |
±(0,15+0,002| t|) |
|
Медный |
1,426 |
1,428 |
-200...+200 |
B |
±(0,25+0,0035| t|) |
|
(ТСМ) |
||||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
-200...+200 |
С |
±(0,5+0,0065| t|) |
|
|
|
|
|
|
±(0,3+0,0165| t|) |
|
Никелевый |
1,617 |
-60...+180 |
С |
от 60 до +0 °С и |
||
(ТСН) |
±(0,3+0,008| t|) |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
от 0 до +180 °С |
|
|
|
|
|
|
17 |
|
Погрешности термосопротивлений
В широком диапазоне температур линейная зависимость дает слишком большую погрешность, поэтому ГОСТ 6651 устанавливает табличную
от
Это
составляющую
измерений
обычно выполняется в микроконтроллере модуля ввода.
18
Погрешности термосопротивлений
После исключения систематической составляющей погрешности нелинейности остается случайная составляющая, обусловленная технологическим разбросом сопротивления датчика при 0 °С и разбросом его температурного коэффициента сопротивления.
Эта погрешность вносит основной вклад в результат измерения температуры. Она нормируется для трех классов допуска: А, B и С (табл. СЛАЙД 10).
Также источником погрешности измерений с помощью термопреобразователей сопротивления является электротермический эффект, который проявляется при соединении никелевых или медных термопреобразователей с медными проводами. Обычно он не превышает 20 мкВ.
Для уменьшения этого эффекта используют среднее значение двух измерений при противоположных направлениях тока или измерения на переменном токе.
19
сопротивления
Отсюда, RT сопротивление при T, R0 сопротивление при
0 °C, и константы А, В, С - для платинового сопротивления.
20