|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Датчики температуры. Термочувствительные преобразователи сопротивления (терморезисторы)
Принцип действия терморезисторов основан на зависимости электрического сопротивления R проводников или полупроводников от температуры. Для измерения температуры наиболее распространены термопреобразователи сопротивления (терморезисторы), выполненные из платиновой или медной проволоки. Стандартные платиновые терморезисторы применяют для измерения температуры в диапазоне от -200 º С до +1100 º С, медные терморезисторы – в диапазоне от -200 оС до +200 º С. Принцип действия термопреобразователей сопротивления платиновых (ТСП) и термопреобразователей сопротивления медных (ТСМ) одинаков и основан на свойстве платины или меди, по которым протекает электрический ток, изменять электрическое сопротивление при изменении контролируемой температуры. Изменение сопротивления термопреобразователя регистрируется измерительным прибором, шкала которого градуирована в градусах Цельсия. Измерительные приборы, с которыми работают терморезисторы (ТСП и ТСМ), имеют мостовую измерительную схему с автоматическим уравновешиванием. Для измерения температуры используют так называемые терморезисторы с малой плотностью тока (без преднамеренного перегревания), в которых величина сопротивления определяется температурой окружающей среды. Они бывают металлические и полупроводниковые. Довольно широко распространены металлические проволочные терморезисторы в виде бифилярной обмотки на каркасе из пластмассы, слюды или другого изоляционного материала, расположенного в защитной арматуре из нержавеющей стали. Для примера на рис. 4 показано устройство платинового терморезистора. В каналах керамической трубки 2 расположены две (или четыре) секции спирали 3 из платиновой проволоки, соединенные между собой последовательно. К концам спирали припаивают выводы 4, используемые для включения терморезистора в измерительную цепь. Крепление выводов и герметизацию керамической трубки производят глазурью 1. Каналы керамической трубки засыпают порошком безводного оксида алюминия, исполняющего роль изолятора и фиксатора платиновой спирали. Порошок безводного оксида алюминия, имеющий высокую теплопроводность и малую теплоемкость, обеспечивает хорошую передачу теплоты и малую инерционность терморезистора. Для защиты терморезистора от механических и химических воздействий внешней среды его помещают в защитную арматуру из нержавеющей стали.
в 3 2 1
 
Рис. 4. Устройство терморезистора: а – конструкция; б - внешний вид; в - электрическая схема соединений
Начальные сопротивления (при 0 º С) платиновых стандартных терморезисторов равны 1, 5, 10, 46, 50, 100 и 500 Ом, медных - 10, 50, 53 и 100 Ом. Для изготовления терморезисторов используют платиновую, медную проволоку диаметром 0, 05 – 0, 1 мм. Наилучшим материалом является платина, поскольку она химически инертна и обеспечивает широкий диапазон измеряемых температур. Ток в цепи терморезистора не превышает 4 - 5 мА. Допустимое значение тока, протекающего по терморезистору при включении его в измерительную цепь, должно быть таким, чтобы изменение сопротивления терморезистора при нагреве не превышало 0, 1 % начального сопротивления. Аналитически зависимость сопротивления от температуры для платиновых терморезисторов выражают следующими уравнениями: Rt = R0 [1 + At + Bt2 + Ct3(t-100)] при -200 º С ≤ t ≤ 0 º С; Rt = R0 (1 + At + Bt2) при 0 º С ≤ t ≤ +650 º С; где R0 – сопротивление при t = 0 º С, А = 3, 968 · 10-3 К-1; В = 5, 847·10-7; С = - 4, 22·10-12 К -4. Для медного терморезистора Rt = R0 (1 + α t) при -50 º С ≤ t ≤ +180 º С; где α = 4, 26·10-3 · К-1 – температурный коэффициент электрического сопротивления меди. Помимо платины и меди для изготовления терморезисторов иногда используют никель (для диапазона измеряемых температур от -50 до +200 º С). Для измерения температуры применяют также полупроводниковые терморезисторы (термисторы) различных типов, которые характеризуются большей чувствительностью (температурный коэффициент сопротивления (ТКС) термисторов отрицательный и при 20 º С в 10 - 15 раз превышает ТКС меди и платины) и имеют более высокие сопротивления (до 1 Мом) при весьма малых размерах. Недостаток термисторов – плохая воспроизводимость и нелинейность характеристики преобразования: RT = R0exp[B(1/T – 1/T0)], где RT и R0 – сопротивления термистора при температурах Т и Т0; Т0 – начальная температура рабочего диапазона; В – коэффициент. Термисторы изготовляют из сплавов различных металлов (теллура, урана, серебра, марганца, никеля и др.). Конструктивно термисторы выполнены в виде шарика, трубки или диска из полупроводника с металлическими выводами. Для защиты от влияния влаги термисторы покрывают лаком или стеклом, а также размещают в герметичных стеклянных баллонах. Статическая характеристика термисторов нелинейна: Rt1 = R0е-β (t1-t0) = R0[1 – β (t1 – t0) + β 2/2(t1 – t0)2 - …], где Rt1, R0 – сопротивления термистора при температурах t1 и t0; β = -2, 5 + 4, 0%/º С – температурный коэффициент. Преимуществами термисторов являются высокая чувствительность и малая постоянная времени, а недостатками – нелинейная статическая характеристика и большой разброс параметров. Для измерения сопротивления R применяют обычно также как в случае с терморезисторами мостовые измерительные схемы. Таблица 4 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 1897; Нарушение авторского права страницы
