Измерение температуры.

Теоретический диапазон температур: 0 – 10¹² К;

Практический диапазон:1,5 – 10000К или 1,5÷10⁴К.

Разработана международная практическая температурная шкала (МПТШ), по которой установлен ряд контрольных точек.

• точка таяния льда 273.16К=0.01С⁰;

• точка кипения воды 373.15К=100 С⁰;

Выделяют семь шкал (участков )

1.5  4 К(супернизкие температуры): их измеряют по давлению паров гелия.

4.2  13.8 К(используют полупроводниковые терморезисторы );

13.8  273.16 К (платиновый терморезистор);

273.16  903.89 К (платиновый терморезистор от 0 до 630 С⁰);

903  1337 К (Платина-родий-платина, термопара); 630С⁰÷1063С⁰.

1337  2800 К (терометры) ; 1063⁰С÷2527⁰С

2800  100000 (спектральные методы); 2527⁰С→…

Для измерения температуры могут использоваться разные датчики расширения, использующие температурное расширение жидких, газообразных и твердых тел.

Датчики расширения.

Ж идкостный датчик – термометр(ртуть, керосин, спирт) ;

Индивидуальный выход – шкала. Чаще визуальный отсчет по уровню жидкости в капилляре, но можно и с электрическим выходом(контактный датчик).

Э лектрический вывод(в стекло вводятся электроды). Если жидкость достигает определенного уровня, то цепь замыкается . Можно делать резистивный датчик, поместив в трубку резистор.

Расширение газов.

Z.B.(например холодильник) с повышением температуры мембрана расширяется, включая компрессор.

Биметаллический датчик.

1>2

утюг

При повышении температуры пластины изгибаются. Разный температурный коэффициент расширения (ТКР).

Дилатометрическое реле температуры.

Диапазон измерения температуры: -20°С +40°С.

Струнный датчик температур.

Разный ТКР. Частота генератора будет определяться натяжением струны.

Терморезисторы .

Терморезисторы могут быть металлическими или полупроводниковыми.

Входная величина – температура

Выходная величина – сопротивление

Металлические бывают:

- платиновые термометры

-200 .. 650⁰С

R=R₀[1+AT+BT²+C(T-100)*Т³], A=4*10^-3; B=-6*10^-7; C=4*10^-12;

R₀- сопротивление при 0⁰ С

- медные -50 .. 180⁰ С

R_T=R₀(1+αT)

Конструкция: Трубка из нержавеющей стали. Коробка с крышкой с клеймами для соединения «С».

Полупроводниковые терморезисторы.

Конструкции:

R_T=Ае^В/T

Диапазон - 60 .. 125⁰С

Недостаток: большой разброс характеристик параметров.

Марки: старые: ММТ, КМТ;

Новые: РТ –резистор термозависимый

Достоинства: повышается чувствительность, могут использоваться для температурной компенсации.

Схемы включения

(неуравновешенная мостовая схема).

У этой схемы большая погрешность :

1)Показания зависят от Uп

2)R1,R2,R3 расположены на щитке(рядом с Jк), а Rтс отдален и соединен с измерительной схемой при помощи трехпроводной линии.

Для избежания повышения погрешности:

1. Изменение Rдоб, установка по контрольной отметке.

При изменении длины линии R не меняется.

Третий провод , чтобы r_л^` и r_л были в разных плечах – этим достигается температурная компенсация

R_к– корректировочное сопротивление.

2 R_к+r_л’+r_л’’= 5 (Ом) – стандартное значение.

2) Неуравновешенный мост с логометром.

Магнитоэлектрический логометр

i ₁=U_п/R=k₁U_п

i₂=k₂U_п∆R_t

tgα= i₁/ i₂= k₃∆R_t

α<±5⁰

Логометр – это магнитноэлектрический измерительный механизм. У него две катушки (рожки), расположенные в зазоре постоянного магнита, могут свободно вращаться. Противодействующая пружина отсутствует и угол отклонения пропорционален отношению токов в рамке:

Т. к. любой из токов J₁ и J₂ зависит от напряжения одинаково, то напряжение питания в формуле сокращается (в числителе и знаменателе).

R₀ – переменный резистор для настройки нуля при различных датчиках.

R_К =

3)Сопротивлением линии пренебрегаем из-за высокого R_ВХ.