Термоэлектрические термометры (термопары)

Рисунок 5

Трубка может быть гибкой, длина может достигать полутора метров, в качестве измерительного прибора может выступать мили- и микровольтметр, подходит для лабораторных измерений.

Материалы для термопары:

• платина + платина с родием (считается лучшей)

• хромель (Cr Ni) + алюмель (Al Ni) (термопара по большей части является никелевой, т.к. содержание никеля в сплавах достигает 90%)

• хромель (Cr-Ni) + копель (Fe-Cu-Ni)

В термопарах один из спаев называется горячим (рабочий конец термопары, подвергается воздействию температуры), другой – холодным (свободный конец).

Рисунок 6

Достоинства термопары:

• достаточно высокая верхняя граница измеряемых температур (для платиновой термопары ); простота работы

• высокая надёжность при соответствующем конструктивном исполнении

• датчик генераторного типа (т.е. по сути не требует питания).

Недостатки:

• низкая точность (единицы градусов)

• в широком диапазоне температур – нелинейность характеристик.

33 Терморезисторы, термисторы, термопары. Резистивные датчики температуры (термометры сопротивления)

Основаны на изменении сопротивления при изменении температуры:

Для металлов , для полупроводников – (порядок величины ). Для большинства полупроводников изменяется с изменением температуры нелинейно.

Рисунок 2

Чувствительный элемент выполняется чаще всего в виде тонкой проволоки или в виде напыления (меньшая паразитная индуктивность).

Недостатки:

• сравнительно большие габариты

• сравнительно высокая инерционность

• низкий ТКС

Что касается термисторов (полупроводниковые терморезисторы):

• имеют большее сопротивление при малых размерах (большее быстродействие)

• имеют больший ТКС (чувствительней в 100 раз)

• если в качестве полупроводников использовать оксиды металлов (никеля, кобальта, титана), то можно добиваться и положительных и отрицательных ТКС.

Недостатки:

• разброс параметров (до 20%, связано с технологией изготовления - напылением), поэтому приходится каждый раз подстраивать мостовую схему (т.е. плохая взаимозаменяемость)

• низкий диапазон измеряемых температур.

Высокотемпературные используют кристаллы алмаза (алмазные терморезисторы). Представляют собой конструкцию из стеклянных трубок и алмаза между ними (конструкция запаяна):

Термоэлектрические термометры (термопары)

( )=

;

Трубка может быть гибкой, длина может достигать полутора метров, в качестве измерительного прибора может выступать мили- и микровольтметр, подходит для лабораторных измерений.

Материалы для термопары:

• платина + платина с родием (считается лучшей)

• хромель (Cr Ni) + алюмель (Al Ni) (термопара по большей части является никелевой, т.к. содержание никеля в сплавах достигает 90%)

• хромель (Cr-Ni) + копель (Fe-Cu-Ni)

В термопарах один из спаев называется горячим (рабочий конец термопары, подвергается воздействию температуры), другой – холодным (свободный конец).

Рисунок 6

Достоинства термопары:

• достаточно высокая верхняя граница измеряемых температур (для платиновой термопары ); простота работы

• высокая надёжность при соответствующем конструктивном исполнении

• датчик генераторного типа (т.е. по сути не требует питания).

Недостатки:

• низкая точность (единицы градусов)

• в широком диапазоне температур – нелинейность характеристик.

34Датчики бесконтактного измерения температуры.

Пирометры

Приборы для бесконтактного измерения температуры какого-либо тела путём измерения мощности, излучаемой нагретым телом энергии. Чаще всего измеряемое излучение находится в инфракрасном или видимом диапазоне.

Бесконтактное измерение подходит при измерении достаточно больших температур, в случае недоступности измеряемого тела, при скрытном измерении температуры.

Пирометры делятся на типы:

• односпектральные (работают в узком диапазоне )

• многоспектральные (мультиспектральные, цветовые как тепловизор)

Принцип действия основан на измерении мощности (яркости) измеряемого объекта и яркости эталонного объекта (например спираль лампы накаливания).

Недостаток:

• сильная зависимость от частоты оптического канала от измеряемого объекта до пирометра (этого недостатка лишены цветовые спектрометры, т.к. они могут определить полную кривую излучения, т.е. им не нужен эталонный объект)

Датчики температуры почти любого типа, связанные с электрическими цепями выпускаются в интегральном исполнении и имеют внутри себя как мостовую схему, так и схему измерения, а также сам чувствительный элемент.

Наиболее распространённый вид – температурные ключи (а также ключи гистерезисного типа, имеющие 2 порога переключения). Целесообразно выполнять из программируемыми, т.е. с изменяемыми порогами. Их программирование можно изменить путём подключения внешних резисторных цепей. Подобные ключи используются в персональных компьютерах для измерения температуры процессора и управляющий системой охлаждения.