Изучение датчиков температуры

В данной работе в качестве датчика температуры используется термопара, изготовленная из меди и константана. Термопара проградуирована. Градуировочный график прилагается.

Рис. 8

Определение температурной зависимости сопротивления полупроводника проводится для термистора - одного из самых простых полупроводниковых приборов.

В полупроводниках электрическое сопротивление в значительной степени зависит от температуры. Зависимость сопротивления полупроводника от температуры в определенных температурных интервалах может быть описана выражением

R=R₀·exp( -W/2kT),

где Т - абсолютная температура, k - постоянная Больцмана, W - энергия активации полупроводника ( термистора), exp - то же самое, что e - основание натурального логарифма. Таким образом, сопротивление полупроводника уменьшается по экспоненциальному закону. Зависимость сопротивления полупроводника (термистора) от температуры используется для измерения температуры по силе тока в цепи с полупроводником.

Существуют термисторы для измерения как очень высоких ( Т  1300К), так и очень низких ( Т  4-80К) температур.

В медицине широко применяются электротермометры, датчиком температуры в которых является термистор. К достоинствам электротермометров следует отнести их малую инерционность, высокую чувствительность, возможность изготовления малогабаритных датчиков, возможность измерения температур на расстоянии. К недостаткам относятся нелинейная шкала и старение. Термопары обладают меньшей чувствительностью, однако лишены указанных недостатков.

Для определения температурной зависимости сопротивления термистора его вместе с активным термоспаем А фиксируют в дюралевом бруске. Для чего в бруске проделывается отверстие, заполняемое непроводящей жидкостью (масло, глицерин и т.д.). Термо-эдс термопары измеряют милливольтметром. Сопротивление исследуемого термистора определяют мультиметром. Контрольный термоспай К термопары опускают в сосуд Дьюара.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Термопару подключить к клеммам милливольтметра.

2. Включить милливольтметр в сеть.

3. С помощью переключателя, расположенного на правой боковой панели, установить нуль милливольтметра в режиме «арретир».

4. Перевести переключатель пределов измерений в положение «5 mV». Рассчитать цену деления милливольтметра.

5. Опустить контрольный и рабочий спаи термопары в стакан с водой и установить нуль шкалы милливольтметра.

6. Записать в тетрадь температуру контрольного спая t⁰_k .

7. Измерить температуру ладони в нескольких точках. Для этого приложить активный термоспай к ладони и определить соответствующую ТЭДС по милливольтметру. Используя градуировочный график и соотношение t⁰_л=t⁰_k+t⁰, определить температуру ладони.

8. Аналогично измерить температуру шеи, мочки уха, щеки, подбородка и т.д.

9. Выключить милливольтметр. Установить милливольтметр в положение «Арретир».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие устройства называются датчиками? Роль датчиков в медико-биологических измерениях.

2. Что называют характеристикой датчика, чувствительностью, порогом чувствительности, номинальной погрешностью датчика?

3. Дать понятие о генераторных и параметрических датчиках. Привести примеры тех и других датчиков.

4. Дать понятие о биоуправляемых и энергетических датчиках. Привести примеры.

5. Объяснить устройство и принцип действия тензодатчиков, их применение в медицине.

6. Объяснить устройство и принцип действия датчиков температуры ( термопары и термистора).