Температурные датчики
Задачей любого измерителя является преобразование термических значений в электрическую величину.
Термопреобразователи сопротивления.
Работа измерительного устройства данного типа основывается на измерении электросопротивления. Термопреобразователи изготавливают из материалов обладающих высокотемпературным сопротивлением. Наиболее эффективными материалами являются в данном случае платина и медь. Прибор характеризуется линейным сопротивлением и хорошими инертными свойствами.Терморезистор из платины измеряет температуры диапазоном 260-1100°С, он выделяется высокими показателями стабильности и воспроизводимости. Терморезистор из меди быстро окисляется и имеет невысокое удельное сопротивление. Ограничен температурой в 1800°С.
Данные устройства достаточно быстро преобразовывают температуру, процесс может занимать всего несколько секунд.
Применение также нашли и термометры из никеля. На ровне с медными терморезисторами они изготавливаются из литого микропровода и заключаются в стеклянный изолятор. Это обеспечивает их герметичность, высокую стабильность и малую инертность.
Недостатком терморезисторов считается невозможность нормализации характеристик в условиях серийного производства.
Термопары.
Работают на основе термоэлектрического эффекта, который заключается в замкнутости контура, состоящего из двух термоэлектродов разного сплава. По проводникам проходит ток, из которого и вычисляются термические показатели.В условиях равных температур каждого из спаев термическая ЭДС будет равняться нулю. Проводок, который погружается в среду для измерений, называют рабочим, а второй свободным. Любая пара однородных проводников будет иметь результирующую термическую ЭДС не зависимую от температуры, распределяемой по длине проводников.
Контур может быть разомкнутым на любом участке, и в него можно включить от одного до нескольких разных по роду проводников. Если все соединительные участки будут находиться при одной и той же температурной среде, то термическая ЭДС в контуре не измениться. Такие манипуляции нужны для вычисления термо-ЭДС самого измерительного прибора. В среднем термопары способны с высокой точностью измерять температуру диапазоном 200-22000 градусов. Для температур около 1100 1600C в качестве измерителей применяются благородные сплавы из платины. Для более высоких значений следует применять устройства из вольфрамового состава обладающего высокой жаропрочностью. Самыми часто применяемыми типами в промышленности являются термопары K, J и L.
Длительность измерения высокотемпературных показателей зависит от конструктивных особенностей термопары и плотности прилегания рабочего конца к объекту измерений. При соблюдении правил установки показания исчисляются за несколько минут. Но, есть и малоинерционные термопары способные исчислять показатели уже за 5-20 секунд.
Измерительные усилители термо-ЭДС подключаются к контуру термопары одним из следующих способов: в свободный конец или в электрод. В процессе измерения свободный конец измерителя должен находиться при постоянных термических условиях. Обычно свободный конец выводят на зажимы головки, и располагают близко к объекту измерения. Для обеспечения постоянной температуры свободных концов используют удлиняющие двухжильные провода из материалов, которые имеют одинаковые электрические и температурные особенности с электродами термопары.
Для устранения всевозможных погрешностей широко используют автоматизированное введение поправки температуры свободных концов. В цепь электродов и милливольтметра подключается мост с медным и манганиновыми резисторами. При 0C на обоих концах мост уравновешен. Если есть термические отклонения, напряжение не приравнивается к нулю, а суммируется с ЭДС. При этом вносятся поправки в данные устройства.
