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:

журналы A Radio. Prakticka Elektronika (годовые архивы)

журналы Сам (годовые архивы)

книга Информационные роботы и манипуляторы. Катыс Г.П., 1968

книга Малогабаритные измерительные приборы. Дудич И.И., 1980

статья Наркотики и опасность их употребления для здоровья

статья Рыболовный глиссер

справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия P

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий: