Слайд 2
Классификация термометров
На изменении объёма тела -
термометры сопротивления
•
изменение линейного размера – дилатометры, биметалические термометры;
• изменение давления
рабочего вещества в замкнутой камере - манометрические термометры.
На изменении сопротивления -
термометры расширения
• термометры из благородных металлов - платины;
• термометры из неблагородных металлов;
• полупроводниковые термометры (термисторы).
Слайд 3
Основанные на явлении термоэффекта - термопары.
Классификация термометров
Использующие оптические
свойства вещества – оптические термометры или пирометры:
• радиационные пирометры;
•
яркостные пирометры;
• цветовые пирометры.
Слайд 4
Классификация термометров
Использующие прочие свойства вещества:
• шумовые термометры, использующие
зависимость уровня шума от температуры (для измерения низких температур);
•
резонансные термометры, использующие зависимость резонансной частоты от температуры;
• термометры, использующие свойства р-п переходов.
Слайд 5
Термометры расширения. Жидкостные стеклянные.
Измерение температуры жидкостными стеклянными термометрами
основано на различии коэффициентов объемного расширения жидкости и материала
оболочки термометра.
Слайд 6
Термометры, основанные на расширении твердых тел.
К этой группе
приборов относятся дилатометрические и биметаллические термометры, основанные на изменении
линейных размеров твердых тел с изменением температуры.
Конструктивное исполнение дилатометрических термометров основано на преобразовании измеряемой температуры в разность абсолютных значений удлинений двух стержней, изготовленных из материалов с существенно различными термическими коэффициентами линейного расширения:
= (lt1 – lt2 )/l0 (t2– t1); 1/град
где l0, lt1, lt2 - линейные размеры тела при 0 С, температурах t1 и t2 соответственно.
Слайд 7
Термометры, основанные на расширении твердых тел.
Биметаллические термометры
Слайд 8
Дилатометрический (а), биметаллический (б) преобразователи температуры
1 – трубка
из материала с большим коэффициентом температурного расширения; 2 –
стержень из металла с малым коэффициентом температурного расширения; 3, 4 – полоски металлов с разными коэффициентами температурного расширения; 5 – держатель подвижного контакта.
Слайд 9
3.4 Манометрический термометр
1 – металлический термобаллон,
2- рабочий манометр,
3
– металлический капилляр
Слайд 11
ПЕРВИЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ
В настоящее время для измерения
температуры используются различные ПИП:
терморезистивные,
термоэлектрические,
преобразователи на p-n переходе,
термомагнитные
и др.
Слайд 12
Терморезистивные ПИП
Принцип действия терморезистивных ПИП (в дальнейшем терморезисторов)
основан на изменении сопротивления проводников, полупроводников и диэлектриков под
действием температуры.
Слайд 13
Терморезистивные ПИП
В терморезистивных ПИП материалы чувствительного элемента должны
обладать:
большим значением температурного коэффициента сопротивления (ТКС);
стабильностью ТКС
во времени и в диапазоне рабочих температур;
большим значением удельного сопротивления;
инертностью к воздействию различных сред
Слайд 14
Терморезистивные ПИП
В общем случае зависимость сопротивления чистых металлов
от температуры описывается полиномом n-степени
где RТ − сопротивление
проводника при температуре Т;
R0 − сопротивление при определенной эталонной температуре Т0 (например, Т0 = 273 К или 0 °C);
1, 2, 3 ... − степенные температурные коэффициенты сопротивления материала; Т = Т – Т0.
Слайд 15
Терморезистивные ПИП
Чувствительность материалов к температуре Т характеризуется величиной
температурного коэффициента электрического сопротивления материала
Слайд 16
Материалы и основные характеристики проводниковых ТС
основные характеристики проводниковых
ТС:
номинальное сопротивление;
номинальная статическая характеристика преобразования;
диапазон измеряемых температур;
класс допуска;
номинальное значение отношения сопротивлений W100;
показатель тепловой инерции ТС.
Слайд 17
Материалы и основные характеристики проводниковых ТС
Номинальное сопротивление R0
− сопротивление ТС при 0 °С.
Номинальная статическая характеристика
преобразования (НСХ) ТС
где Rt − сопротивление ТС при температуре t , Ом;
Wt − значение отношения сопротивлений при температуре t к сопротивлению при 0 оС.
Слайд 18
Материалы и основные характеристики проводниковых ТС
Чувствительность W100 −
номинальное значение W100, определяемое как отношение сопротивления R100 ТС
при температуре t = 100 оС к сопротивлению R0 при температуре t = 0 оС,
для платины W100 = 1,3910 (допускается значение 1,3850),
для меди W100 = 1,4280 (допускается значение 1,4260),
для никеля W100 = 1,6170.
Слайд 19
Класс допуска определяет допускаемое отклонение сопротивления при 0
°С от номинального значения ∆R/R0.
Материалы и основные характеристики проводниковых
ТС
Конструкции чувствительных элементов платиновых ТС
Слайд 20
Проводниковые термопреобразователи сопротивления
Слайд 21
Достоинствами проводниковых ТС
широкий диапазон температур,
высокая точность
и временная стабильность;
близость характеристики к линейной зависимости;
высокая взаимозаменяемость.
Недостатки
ТС
большое значение тепловой постоянной времени τ для проволочных ТС;
необходимость использования для точных измерений трех- или четырехпроводной схемы включения
Слайд 22
Полупроводниковые терморезисторы
Термисторы − это по сути термометры сопротивления,
выполненные на основе смешанных оксидов переходных металлов
2 вида
с отрицательным
температурным коэффициентом сопротивления (NTC)
и положительным (РТС)
Слайд 23
характеристики термисторов
уравнение преобразования,
чувствительность,
номинальное сопротивление,
допуск,
тепловая
постоянная времени,
погрешности.
Слайд 24
+ высокая чувствительность, малые размеры и масса
- большой
разброс от образца к образцу значения номинального сопротивления; высокую
нелинейность статической характеристики, позволяющей применение их в узком температурном диапазоне.
Слайд 26
датчик температуры Rosemount 248
Слайд 28
В общем случае термоЭДС образуется тремя составляющими:
1) объемной,
обусловленной возникновением разности потенциалов на концах проводника (полупроводника), имеющих
разную температуру.
2) контактной, обусловленной температурной зависимостью контактной разности потенциалов мест соединения проводников;
3) фононной, обусловленной увлечением электронов фононами, при превалирующем перемещении последних от горячего конца к холодному. Фононы сталкиваются с основными носителями заряда и увлекают их за собой.
Слайд 29
3 основных закона термоэлектричества
для получения термоЭДС контур должен
состоять из разнородных материалов (проводников или полупроводников);
2) алгебраическая сумма
всех термоЭДС в контуре, состоящее из любого количества соединений разных материалов, будет всегда равна нулю, если все соединения находятся при одинаковых температурах.
Слайд 30
3) если два соединения разных материалов, находящихся при
температурах ТХ и Т1, вырабатывают термоЭДС ЕТ1, а при
температурах Т1 и Т0 термоЭДС равна ЕТ2, то при температурах ТХ и Т0 выходная ЭДС определяется суммой двух ЭДС: ЕТ = ЕТ1 + ЕТ2.
Слайд 31
Материалы и конструкции чувствительных элементов
однозначную зависимость термоЭДС от
температуры;
высокую стабильность термоэлектрических свойств,
механическую прочность,
химическую устойчивость.
Слайд 32
Термопарные сборки
Конструкции чувствительных элементов термопар:
1– рабочий спай; 2
– фарфоровый наконечник; 3 – керамические бусы;4 – защитная
труба.
Слайд 33
Основные характеристики термоэлектрических ПИП
1) номинальная статическая характеристика (градуировочная
характеристика);
2) чувствительность;
3) класс допуска;
4) показатель тепловой
инерции (постоянная времени, время отклика).
Слайд 34
3.7 Пирометры
Яркостные. Позволяют визуально определять, как правило, без
использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его
цвета с цветом эталонной нити.
Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.
Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.
