Введение

В данной работе производится исследование датчиков температуры.

Была рассмотрена классификация датчиков температуры по классу точности, принципу действия, по контактам с окружающей средой, по элементной базе и по материалу изготовления. Так же был произведен расчет одного из датчиков и модернизация системы.

В современном промышленном производстве производится измерение множества различных физических величин. Из них измерение температуры составляет почти 50% от общего количества технических измерений. Такой высокий процент достигается числом точек измерения. Так на среднего размера атомной электростанции температура может измеряться примерно в 1500 точках, а на крупном химзаводе это количество достигает двадцати и более тысяч. Такое количество говорит не только о широком разнообразии средств измерений и как следствие множестве первичных преобразователей и датчиков температуры, а также о постоянно возрастающих требованиях к точности, быстродействию, помехоустойчивости и надежности приборов измерения температуры.

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ

Датчики температуры разделяются : по классу точности: класс A или B; по принципу действия (термометры сопротивления, термопары, манометрические термометры, пирометры излучения); по контактам с окружающей средой (контактные и бесконтактные); по элементной базе (аналоговые и цифровые); по исполнению( проволочные и полупроводниковые); по материалу изготовления (медные, платиновые).

Рисунок 1 - Классификация датчиков температуры

1.1 Термопары

Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте: при соединении 2-х разнородных проводников в замкнутую цепь (места соединения называются спаями). При нагревании одного из спаев по данной цепи протекает ток, вызванный термоЭДС.

Разные проводники содержат различное число электронов. При нагревании спая электродов электронов перетекают из того проводника, где их больше, туда, где их меньше.

Схема термопары:

Рисунок 2 – Схема термопары

1,2 – проводники (электроды)

1’, 2’ – соединения электродов (спаи)

1’ – горячий, помещается в контролируемую среду

2’ – холодный, подключен к прибору

е1, е2 – ЭДС горячая и холодная спаи

е = е1 - е2 – ЭДС термопары

ЭДС ТП зависит не только от разных t спаев, но и от их абсолютного значения.

Основная характеристика – коэффициент α *100%

Применяется t градуировки холодная спая 20 ⁰С. Основная погрешность показаний ТП связанная с отклонением температуры холодных спаев, которая присоединится ко 2-ому прибору, от данной температуры.

Для устранения погрешности применяют специальные схемы ЭДС данных холодных спаев.

Рисунок 3 – Мостовая схема

Применяется мостовая схема, имеется 4 плеча, в каждом из которых включены соответствующие сопротивления R1,R2 – постоянного сопротивления, величины которых не зависят от t. R_t - термосопротивление, не зависящее от t. R3 – потенциометр.

Данный мост имеет 2 диагонали: 5-6 – питающая диагональ, включающая источник постоянного тока, 3-4 – измерительную диагональ

Когда мост уравновешен, U измерительная диагональ U=0. Условие равновесия моста определяется следующим соотношением: равенство произведений сопротивлений противоположных плеч

При увеличении температуры холодных спаев увеличение Rt приводит к разбалансированию моста. В измерительной диагонали возникает U.

Параметры данного моста так, чтобы U, возникающее в измерении диагонали было равно изменению ЭДС холодных спаев и направлено навстречу ему, т.е.

U₃₄=е2

е2 - отклонение ЭДС холодных спаев от ЭДС его градуировки

В качестве материалов электродов ТП применяют Pt , ее сплавы, сплавы др. металлов.

Конструкция. ТП изготавливают в виде проволоки, изолированную друг от друга кварцевыми или фосфорными трубочками и помещенную в защитно-металлический кожух.