12. Цифровые приборы измерения температуры

Термометр - устройство для измерения текущей температуры. Существует огромное количество видов термометров - электронные термометры, цифровые, термометры сопротивления, биметаллические термометры, инфракрасные термометры (ик термометры), дистанционные термометры, электроконтактные термометры. И, конечно же, наиболее популярные - спиртовые и ртутные термометры.

Достоинством цифровых термометров является то, что они обладают малыми размерами, широким диапазоном измеряемой температуры в зависимости от используемых внешних датчиков температуры. Внешние датчики температуры могут быть как термопары различных типов, так и термометры сопротивления, иметь различные формы и области применения. Термометры цифровые представляют собой высокоточные, высокоскоростные приборы. В основе цифрового термометра лежит аналого-цифровой преобразователь, работающий по принципу модуляции. Параметры термометра в смысле погрешности измерений всецело определяются датчиками. Цифровые термометры могут применяться в бытовых целях и для контроля технологических процессов в строительстве, в том числе дорожном, а также в строительной индустрии, сельском хозяйстве, деревообрабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности. Цифровые термометры обладают памятью измерений и могут обеспечивать несколько режимов наблюдения.

Цифровой термометр состоит из:

- теплового чувствительного элемента (обычно это - терморезистор, через который протекает ток);

- АЦП (аналого-цифровой преобразователь, призванный полученный от терморезистора аналоговый сигнал, в данном случае определенную величину тока, преобразовать в цифровой сигнал);

- дисплея;

- схем устройств ввода-вывода сигналов для взаимодействия с другими устройствами;

- элемент питания.

Термометр готов к работе сразу после включения питания. Диапазон измерения температуры большинства цифровых термометров, как правило, от -60 до + 100°С (для промышленных нужд используются термометры с значительно расширенным диапазоном измерений), точность измерения 0,010 С – определяется только качеством. Рабочая температура корпуса прибора 15...25°С. Термометр питается от встроенной батареи и потребляет ток не более 2 мА. Чувствительным элементом прибора служит температурный датчик, принцип действия которого основан на свойстве некоторых материалов изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. В качестве датчика температуры пригоден практически любой кремниевый диод, предпочтение рекомендуется отдавать приборам с наименьшими габаритами.

Принцип действия такого термометра основан на выполнении следующей последовательности действий:

- преобразование сопротивления в напряжение при помощи источника тока;

- преобразование напряжения в код при помощи встроенного в контроллер аналогово-цифрового преобразователя (АЦП);

- подача полученного кода в микроконтроллер (МК), где полученная информация обрабатывается и передается на устройство индикации.

13. Измерение давления и расхода газов

Давление определяется в виде энергии вещества (жидкость или газ), отнесенной к единице объема, и является наряду с температурой основным параметром его физического состояния. Воздействие давления вещества на внешний объект проявляется в виде силы F, действующей на единицу площади S, т. е. Р=F/S.

В СИ за единицу давления принят Паскаль (Па). Паскаль давление силы в один Ньютон на площадь в один квадратный метр (Па= 1 Н/м2). Широко применяют кратные единицы кПа и МПа.

При измерениях различают абсолютное, вакуумметрическое и избыточное давления. Под абсолютным давлением понимается полное давление, которое равно сумме атмосферного и избыточного Рабс=Р + Ратм. Вакуумметрическое давление ниже атмосферного РВ=Ратм — Рабс.

Приборы давления в зависимости от измеряемой величины разделяют на манометры (для измерения избыточного или абсолютного давления), барометры (для измерения атмосферного давления), вакуумметры (для измерения вакуумметрического давления).

По принципу действия чувствительного элемента приборы для измерения давления разделяют на: жидкостные, деформационные, грузопоршневые и электрические. В качестве образцовых, по которым осуществляется поверка рабочих приборов, применяют грузопоршневые манометры.