Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Датчики температуры. Термометры
Существует большое разнообразие методов, способов и средств измерения температуры. Для создания датчика температуры (термометра) могут быть использованы любые свойства твердых, жидких, газообразных веществ, которые зависят от температуры: физико-химические состояния, размеры, электрические свойства, и др. Однако широкое практическое применение нашли термометры, которые используют ограниченное число методов измерения.
Термометры - механические контактные. Основаны на тепловом расширении веществ. Такие термометры отличаются не высокой стоимостью, удовлетворительной точностью. Рассчитаны в основном на повседневное практическое применение и для лабораторных работ.
В контактном термометре в качестве чувствительного элемента может быть металлический стержень, удлинение которого зависит от температуры (дилатометрические термометры):
l = lo(1+αt),
где lо - длина при 0 °C, α - коэффициент температурного расширения, t - температура.
Еще чаще используют разницу в температурных расширениях двух разнородных металлов - биметаллические термометры. Такие термометры могут быть изготовлены малых размеров, просты в изготовлении, низкая стоимость.
Широкое применение нашли стеклянные жидкостные термометры. Основная часть жидкости сосредоточена в объемном резервуаре, который практически является датчиком (чувствительным элементом). Для заполнения могут быть использованы любые жидкости в зависимости от условия эксплуатации. Чаще всего используют ртуть, спирт. Такие термометры не являются высокоточными, но они самые распространенные в быту, лабораториях. В промышленности они постепенно вытесняются термометрами, позволяющими автоматизировать производство.
Механические контактные термометры имеют основной недостаток: их информация (сигнал) не может быть передана на расстояние для обработки. Поэтому в промышленности используются термометры, использующие электрические изменения свойств вещества с изменением температуры.
Термометры на основе терморезистивного эффекта. Электрическое сопротивление большинства веществ существенно изменяется с температурой. Эту зависимость используют для создания термометров. Температурная зависимость электрического сопротивления металлов обусловлена зависимостью подвижности носителей тока (электронов), в полупроводниках основную роль играет температурная зависимость концентрации носителей тока.
Диапазон измерения термометрами ограничен в основном высокими температурами, которые влияют на линейность характеристики датчика, а также механические свойства материала чувствительного элемента датчика и корпуса.
Температурная зависимость сопротивления металлов может быть выражена:
R = Ro(1+γt)
Ro - сопротивление при 0 °C, γ - температурный коэффициент сопротивления, t - температура в °C.
В качестве материалов для чувствительного элемента термометра используют: платину, никель, медь и др.
Полупроводниковые термометры сопротивления - это датчики температуры (терморезисторы), использующие зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры. Эта зависимость может быть выражена:
R=Ro * e ^ B/T
Экспоненциальная зависимость показывает сильную нелинейность характеристики такого термометра и это является одним из основных недостатков такого датчика. С другой стороны такие термометры являются наиболее чувствительными к изменению температуры. При температурах жидкого гелия их чувствительность может достигать 100-200%/K. Кроме того большое сопротивление (до 1 МОм) позволяет пренебречь помехами в точках соединения проводов электрической цепи включения. Для изготовления таких термометров используют полупроводники: кремний, германий, арсенид галлия и др., а также оксиды металлов.
Чувствительные элементы термометра на основе металлов представляют собой очень тонкую проволоку, намотанную на каркас или пленку, осажденную на изолирующую подложку.
Полупроводниковые термометры могут быть разнообразного вида. Чувствительный элемент как пленочный, так и объёмный может быть изготовлен микроминиатюрным. На рис.1 показана конструкция чувствительного элемента полупроводникового термометра (1 - стекло, 2 - сталь, 3 - серебро).
Термометры на основе термоэлектрического эффекта. Такие термометры находят очень широкое применение в промышленности. Их работа основана на эффекте возникновения электрического напряжения (электродвижущей силы - Э.Д.С.) в контуре из двух металлов. Подробнее - sensorse.com/page9.html
Главная >> Температура. Термоэлектричество >> Датчики температуры. Термометры
русский / english
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
