Схема включения

Для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления необходимо измерять величину омического сопротивления датчика.

В системах промышленной автоматизации используются три варианта схемы включения датчика в измерительную цепь:

•2-х проводная

•3-х проводная

•4-х проводная

По мере увеличения количества проводов растёт точность измерения и уменьшается влияние потенциала и сопротивления контактов. В промышленности, как правило, необходимо использовать 4-х проводную схему измерения, т.к. "экономия" на проводах очень быстро теряется за счёт низкой достоверности результатов измерений.

21

терморезисторы

• Так же для измерения температуры применяются и полупроводниковые терморезисторы, именуемые термисторами.По сравнению с металлическими терморезисторами термисторыобладаютболее высокой чувствительностью.

Их сопротивление сильно изменяется в зависимости от температуры и описывается экспоненциальной функцией.

где Т2 – абсолютная температура (К), Т1 – эталонная температура (К),

В – коэффициент, зависящий от материала.

Термисторы имеют нелинейную вольтамперную характеристику и отрицательный температурный коэффициент.

Для измерения температуры наиболее распространены полупроводниковые терморезисторы типов КМТ (смесь окислов кобальта и марганца) и ММТ (смесь окислов меди и марганца).

23

терморезисторы

• Диапазон измеряемых термисторами температур сравнительно небольшой: от -60 С до +180 С

При протекании тока через термистор он нагревается, что в свою очередь увеличивает погрешность измерений.

Поэтому при выборе термистора необходимо учитывать его коэффициент рассеяния. Для снижения погрешности, необходимо увеличивать площадь его поверхности, однако, это приводит к увеличению тепловой инерционности, которая характеризуется величиной постоянной времени и может составлять от десятых долей секунды до нескольких минут.

Термисторы изготавливают с большим начальным сопротивлением, что позволяет снизить погрешности, вызываемые изменением температуры соединительных проводов.

Серьезным недостатком термисторов, не позволяющим с достаточнойточностью нормировать их характеристики при серийном производстве, является плохая воспроизводимость характеристик (значительное отличие характеристик одного экземпляра от другого).

24

Сравнительная таблица трех основных типов контактных температурных датчиков

Сравнительная таблица

26

Погрешности измерения

При измерении температуры контактным методом необходим тепловой контакт чувствительного элемента термопреобразователя с объектом измерения, в результате чего возникает искажение температурного поля в месте измерения. Уменьшить погрешность контактного метода измерения температуры можно за счет:

1.Уменьшение лучистого теплообмена с окружающими поверхностями с помощью экранирующих устройств.

2.Уменьшение передачи теплоты за счет теплопроводности путем уменьшения диаметра и длины выступающей наружу части термопреобразователя.

3.Увеличения коэффициента теплоотдачи от измеряемой среды к термопреобразователю.

27

Измерение температуры бесконтактным

методом

• Бесконтактный метод служит для измерений высоких температур, где невозможно измерять контактными методами и не требуется высокой точности.

Бесконтактный способ измерения температуры основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой лучеиспусканием и воспринимаемой на расстоянии от исследуемого объекта.

Измерение температуры тел по их тепловому излучению называют пирометрией, а средства измерений – пирометрами излучения.

Бесконтактные методы измерения температуры теоретически не имеют верхнего температурного предела своего применения. Так, температура источника со сплошным спектром излучения, близкая к 6000 измеряется теми же методами, что и температура в

28

Основные методы пирометрии

Радиационная пирометрия использует зависимость энергетической яркости (интенсивности) излучения от температуры в ограниченном диапазоне волн — как правило, в инфракрасном диапазоне (соответственно, измерительные приборы, использующие этот метод, называются инфракрасными термометрами, инфракрасными радиометрами или инфракрасными пирометрами).

Принцип, на котором основывается радиационная пирометрия, очень прост: поскольку яркость излучения объекта прямо пропорциональна температуре, измерив и пересчитав яркость, можно получить точное значение температуры. Таким образом, ключевым узлом пирометра, использующего данный метод измерения, является датчик, который преобразует тепловую энергию в электрический сигнал (ток или напряжение). Тепловой луч фокусируется оптической системой, получившийся на выходе датчика сигнал обрабатывается, а результат отображается на дисплее (индикация на современных пирометрах, как правило, цифровая).

29

Радиационные пирометры

ческая

система, 4 – измерительный прибор.

30