Датчики. Теромопреобразователи сопротивления

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Справочник электрика

 Комментарии к статье

Принцип действия термопреобразователей сопротивления (терморезисторов) основан на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников в зависимости от температуры (рассмотрен ранее).

Платиновые терморезисторы предназначены для измерения температур в пределах -260...+1100 °С. Широкое распространение на практике получили более дешевые медные терморезисторы, имеющие линейную зависимость сопротивления от температуры.

Недостатком меди является небольшое ее удельное сопротивление и легкая окисляемость при высоких температурах, вследствие чего конечный предел применения медных термометров сопротивления ограничивается температурой 180 °С. По стабильности и воспроизводимости характеристик медные терморезисторы уступают платиновым. Никель используется в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур.

Полупроводниковые терморезисторы (термисторы) имеют отрицательный или положительный температурный коэффициент сопротивления, значение которого при 20 °С составляет (2-8)/10^-2 (°С)^-1, т. е. на порядок больше, чем у меди и платины. Полупроводниковые терморезисторы при весьма малых размерах имеют высокие значения сопротивления (до 1 МОм). В качестве полупроводникового материала используются оксиды металлов: полупроводниковые терморезисторы типов КМТ - смесь окислов кобальта и марганца и ММТ - меди и марганца.

Полупроводниковые датчики температуры обладают высокой стабильностью характеристик во времени и применяются для изменения температур в диапазоне от 100 до 200 °С.

Термоэлектрические преобразователи (термопары) - это приборы, принцип действия которых основан на термоэлектрическом эффекте. Этот эффект состоит в том, что при наличии разности температур мест соединений (спаев) двух разнородных металлов или полупроводников в контуре возникает электродвижущая сила, называемая термоэлектродвижущей (сокращенно термоЭДС).

В определенном интервале температур можно считать, что термоЭДС прямо пропорциональна разности температур Т = Т₁ - Т₀ между спаем и концами термопары.

Соединенные между собой концы термопары, погружаемые в среду, температура которой измеряется, называют рабочим концом термопары. Концы, которые находятся в окружающей среде и обычно присоединенные проводами к измерительной схеме, называют свободными концами. Температуру этих концов необходимо поддерживать постоянной. При этом условии термоЭДС Е_T будет зависеть только от температуры T₁ рабочего конца:

где С - коэффициент, зависящий от материала проводников термопары.

Создаваемая термопарами ЭДС сравнительно невелика. Она не превышает 8 мВ на каждые 100 °С и обычно не превышает по абсолютному значению 70 мВ. Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от -200 до +2200 °С.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

Термопары имеют следующие преимущества:

• простота изготовления и надежность в эксплуатации;
• дешевизна;
• отсутствие источников питания;
• возможность измерений в большом диапазоне температур.

Наряду с этим термопарам свойственны и некоторые недостатки:

• меньшая, чем у терморезисторов, точность измерения;
• наличие значительной тепловой инерционности;
• необходимость введения поправки на температуру свободных концов;
• потребность в применении специальных соединительных проводов.

Инфракрасные датчики (пирометры) - это приборы, использующие энергию излучения нагретых тел, что позволяет измерять температуру поверхности на расстоянии.

Пирометры делятся на три категории:

• радиационные;
• яркостные;
• цветовые.

Радиационные пирометры используются для измерения температуры от 20 °С до 2500 °С, причем прибор измеряет интегральную интенсивность излучения реального объекта.

Яркостные (оптические) пирометры используются для измерения температур от 500 °С до 4000 °С. Принцип их действия основан на сравнении в узком участке спектра яркости исследуемого объекта с яркостью образцового излучателя (фотометрической лампы).

Цветовые пирометры основаны на измерении отношения интенсивностей излучения на двух длинах волн, выбираемых обычно в красной или синей части спектра; используются для измерения температуры в диапазоне от 800 °С.

Пирометры позволяют измерять температуру в труднодоступных местах и температуру движущихся объектов, высокие температуры, где другие датчики уже не работают.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Справочник электрика.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

сборники Новый Радиоежегодник

журналы Chip (годовые архивы)

книга Как читать схемы общепромышленных электроустановок. Черняк А.А., 1963

книга Карманные радиостанции. Куприянович Л.И., 1957

статья Музейный смотритель. Должностная инструкция

статья Электроустановки зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений. Электрическое освещение

справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия B

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий: