2. Полупроводниковые термометры сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления. Типы термисторов. Вольт-апмерные характеристики.

Полупроводниковые термометры сопротивления очень широко распространены. Часто их также называют термисторами. Некоторые типы термисторов показаны на рисунке 84.

Основное эмпирическое соотношение, используемое для описаний зависимости сопротивления термистора от температуры, имеет вид:

, (159)

где – сопротивление термистора при измеряемой температуре, – его сопротивление при некоторой известной температуре . Параметр , выражаемый в градусах Кельвина, зависит от материала термистора; его значение определяется по измеренным значениям сопротивления в точке таяния льда и при некоторой температуре несколько превышающей комнатную, обычно при 50ºС.

Температурный коэффициент сопротивления или ТКС – отношение скорости изменения сопротивления при изменении температуры к значению сопротивления при нулевой мощности рассеивания. По определению:

, (160)

следовательно, при уменьшении температуры нелинейно возрастает. Его типичное значение .

Рисунок 84 – Типы термисторов

Вольт-амперная характеристика показана на рисунке 85. При очень малых токах выполняется закон Ома, и ток термистора пропорционален приложенному напряжению (самонагрев отсутствует). Однако при достаточно больших значениях тока появляется самонагрев, который обуславливает уменьшение пика вольт-амперной характеристики из-за уменьшения сопротивления термистора. На линейном участке кривой рисунка 85 температура термистора совпадает с температурой окружающей среды. В максимуме кривой дифференциальное сопротивление термистора обращается в нуль, а при дальнейшем возрастании тока становится отрицательным. В этой области возможно тепловое разрушение термистора.

Точка А соответствует максимальному значению тока, при котором еще можно пренебречь самонагревом термистора, точка В – точка максимального падения напряжения на термисторе, точка С соответствует максимальному значению тока, при котором начинается тепловое разрушение термистора Рисунок 85 – Вольт-амперные характеристики термистора в воздухе и воде

Различие областей самонагрева для характеристик термистра в воде и в воздухе связано с различной теплопроводностью для воды и воздуха. На рисунке 86 сравниваются температурные зависимости сопротивления для термисторов с отрицательным и положительным ТКС и для платинового резистивного термометра в интервале температур от +30 до +170ºС.

Рисунок 86

3. Расходомеры электромагнитного (индукционного) типа. Расходомеры индукционного типа применяются для измерения –электропроводных жидкостей (10-3-10-6 ).

1 – измерительный участок трубопровода, выполняется из электроизоляционного материала, 2 – измерительные электроды, 3,4 – полюса магнита, 5 – измерительный прибор Рисунок 133 – Расходомер электромагнитного типа.

Между двумя полюсами магнита расположен трубопровод. При движении проводника через магнитное поле возникает электромагнитная индукция. Величина электромагнитной индукции пропорциональна средней скорости движения

(238)

(239)

, (240)

Т.е., замерив величину электромагнитной индукции, можно определить величину расхода:

, (241)

где - расстояние между электродами, - магнитная индукция.

Такого типа приборы для целей измерения расходов не используются в виду поляризации электродов (непостоянный эффект).

В виду наличия этого эффекта для измерения расхода применяются электромагнитные преобразователи, в которых обеспечивается не постоянное, а переменное магнитное поле (полюса меняются местами). При этом существенно снижаются негативные эффекты поляризации (диффузионный процесс – медленный).

При переменном магнитном поле возникают другие погрешности:

1. Паразитные внешние наводки.

2. Емкостные наводки от обмотки электромагнита и проводов питания. Легко исключаются путем тщательного экранирования датчика.

3. Трансформаторный эффект. Электродная ячейка вместе с внешней цепью образуют трансформаторный виток, устанавливается переменное магнитное поле. При замыкании во внешнюю цепь имеем ток. Трансформаторный эффект можно исключить применяя следующего рода схемы:

а)	б)
Рисунок 134

На рисунке 134, б представлена схема с фазовращателем. Здесь – компенсация фазы, – делитель (компенсация ЭДС).

(242)

Высокая точность – нормированная относительная погрешность менее 1.

Точность замера величины ЭДС

Рисунок 135

(243)

Для

Экзаменационный билет № 10