Классификация измерительных преобразователей температуры.

Каждому равновесному состоянию тела можно поставить в соответствие некоторый параметр, характеризующий температуру этого тела, причём, чем больше температура, тем больше значение этого параметра. Величина указанного параметра называется значением температуры.

Для определения значения температуры какого-либо тела необходимо выбрать эталон температуры, то есть тело, которое при определённых условиях, равновесных и достаточно легко воспроизводимых, имело бы определённое значение температуры. Это значение температуры является реперной точкой соответствующей шкалы температур - упорядоченной последовательности значений температуры, позволяющей количественно определять температуру того или иного тела. Температурная шкала позволяет косвенным образом определять температуру тела путем прямого измерения какого-либо его физического параметра, зависящего от температуры.

В настоящее время основной реперной точкой, как термодинамической шкалы, так и международной практической шкалы температур является тройная точка воды. Эта точка соответствует строго определенным значениям температуры и давления, при которых вода может одновременно существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. Причем, если состояние термодинамической системы определяется только значениями температуры и давления, то тройная точка может быть только одна. В системе СИ температура тройной точки воды принята равной 273, 16 К при давлении 609 Па.

Тело, с помощью измерения термометрического признака которого осуществляется измерение температуры, называется термометрическим телом.

Термометрическими признаками могут быть изменения: объёма газа или жидкости, электрического сопротивления тел, разности электрического потенциала на границе раздела двух проводящих тел и т.д. Соответствующие этим признакам приборы для измерения температуры (термометры) будут: газовый и ртутный термометры, термометры, использующие в качестве датчика термосопротивление или термопару.

Приводя термометрическое тело (датчик термометра) в состояние теплового контакта с тем телом, температуру которого необходимо измерить, можно на основании нулевого начала термодинамики утверждать, что по прошествии времени, достаточного для установления термодинамического равновесия, их температуры сравняются. Это позволяет приписать телу то же значение температуры, которое показывает термометр.

Другой метод измерения температуры реализован в пирометрах - приборах для измерения яркостной температуры тел по интенсивности их теплового излучения. При этом достигается равновесное состояние термодинамической системы, состоящей из самого пирометра и теплового излучения, принимаемого им.

Если измерения ограничены температурами, не превышающими 600 - 1000С, то в основном при этом используют контактные методы измерения температур термометрами и термопарами. При контактном методе измерения уравнивание температуры теплочувствительного элемента термометра или термопары с температурой среды является необходимым условием правильности измерения. Область измерения температур в пределах от 1300 дл 1850С, поэтому для изиерений применяются безконтактные методы при помощи пирометров излучения. Более распространенным методом измермния температур расплавленных сталей в мартеновских печах, электропечах, разливочных ковшах является контактный метод при помощи термопар. При этом при измерении температур, непревышающих 1600С, могут применяться платинородий-платиновые термопары и более стабильные и жаростойкие платинородий-платинородиевые термопары, которые могут использоваться для измерений до 1800С. При измерении температур пламени оптическими яркостными пирометрами применяют три метода: лучеиспускания и поглощения; обращения спектральных линий; измерения температур по абсолютной интенсивности одной спектральной линии из дублета спектра натрия. Первый метод пригоден для измерения температур только светящихся пламен. Второй и третий методы используются для измерения температур несветящихся пламен. В методе лучеиспускания и поглощения оптическим пирометров визируют ленту градуированной температурной лампы сквозь пламя и, регулирая накал ленты лампы, добиваются того, чтобы видимая яркость ленты, наблюдаемая сквозь пламя, была равна яркости ленты.

Для измерения тмператур несветящихся пламен методом обращения спектральных линий в пламя вводят небольшое колическтво солей натрия, которые окрашивают пламя в желтый цвет. Затем оптическим спектрометром визируют сквозь спектр пламени ленту температур лампы. Если яркость температуры ленты меньше температуры пламени, то на фоне ленты видны две желтые линии спектра натрия. При повышении яркостной температуры лампы до значения, превышающего температуру пламени, на ярком фоне ленты лампы, добиваются равенства яркостей излучателя и ленты, чтобы получить температуру ленты, равную температуру пламени. Третий метод основан на измерении абсолютной интенсивности линии натрия в несветящемся пламени, окрашенном солями натрия. При достаточной толщине слоя пламени и достаточном количестве введенных в пламе солей натрия излучение является насыщенным и яркость центрального участка любой из линий дублета спектра натрия будет равен яркости черного тела при температуре его, равной температуре пламени. Для измерений в этом случае применяется фотоэлектрический пирометр со спектрометром, позволяющим выделить центральную полосу линии дублета, яркость которого сравнивается с градуированной температурной лампой.

3. Практическая задача: Рассчитать основные характеристики идеального дифференцирующего звена, такие как: передаточная функция, комплексная частотная характеристика (КЧХ), амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ). Привести примеры данного типа элементарного динамического звена.

Дифференциальное уравнение:

Передаточная функция:

Переходная характеристика:

где – дельта-функция;

Это дельта-импульс с площадью К. При постоянной входной величине выходная величина дифференцирующего звена равна нулю.

КЧХ:

совпадает с положительной частью мнимой оси.

АЧХ:


показывает: чем больше частота входного сигнала, тем больше амплитуда выходного сигнала.

ФЧХ:
Сдвиг фаз, создаваемый идеальным дифференцирующим звеном, на всех частотах одинаков и равен

Примеры дифференцирующих звеньев

Дифференцирующее звено является идеальным (физически нереализуемым) звеном. Это означает, что его нельзя реализовать искусственно. Однако такое звено может встретиться в модели объекта управления, когда две физические величины по своему определению связаны через производную.

Примером таких величин могут быть угол поворота вала двигателя α и угловая скорость ω. По определению угловая скорость является производной угла:

Поэтому угол поворота может рассматриваться как входная величина, а угловая скорость – как выходная величина дифференцирующего звена (в данном случае К=1).

 

 

Также дифференцирующие звенья могут использоваться в случаях, когда не учитывается какое-то существенное свойство рассматриваемого объекта (при идеализированном его представлении).

 

Рассмотрим идеальный конденсатор, обладающий только емкостью C и не обладающего активным сопротивлением R=0.

 

Таким образом, модель идеального конденсатора будет дифференцирующим звеном с передаточной функцией W(p)=Cp.

Билет 24

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: