Курсовая работа: Цифровий термометр

В діапазоні між 13,81 К і 630,74 ^о С в якості еталонного приладу використовують платиновий термометр опору. Елемент опору термометра повинен бути виготовлений із чистої платини, відпалювальною і вільною від натягу. Відносний опір W(T₆₈ ), визначається виразом

W(T₆₈ ) = R(T₆₈ )R(273,15K),

де R– опір термометра, не повинен бути менше 1,39250 при T₆₈ =373,15К.

Нижче 0 ^о С залежність опір – температура термометра визначають за допомогою основної функції і спеціалізованих функцій відхилення. В інтервалі між 0 ^о С і 630,74 ^о С залежність опір – температура визначають два полінома.

В діапазоні між 630,74 ^о С і 1064,43 ^о С еталонним приладом служить термопара з електродами із платинородій (10% родія) – платини, для якої залежність електрорушійна сила – температура представлена рівнянням другої степені.

Вище 1337,58 К (1064,43 ^о С) Міжнародну практичну температурну шкалу визначають за допомогою закону випромінювання Планка при 1337,58 К в якості вихідної температури і значення с₂ = 0,014388 м·К.

1. 2 Термометри опору

Термометри опору призначені для вимірювання температури, робота яких основана на зміні опору чутливого елемента від температури.

Термометри опору складаються із термоперетворювача (терморезистора), защитного чохла і з’єднувальної головки.Чутливий елемент металевого термометра опору являє собою обмотку на теплостійкому ізольованому каркасі із тонкої мідної, платинової, вольфрамової або молібденової проволки.

Діапазон вимірювання температур металевих термометрів опору типу ТСП від мінус 200 до плюс 650 ^о С, а типу ТСМ від мінус 50 до плюс 180 ^о С.

Чутливий елемент напівпровідникового термометра опору виконаний у вигляді шайби або бусинки із напівпровідникового металу (мідно-маргенцеві, кобальто-маргенцеві порошки з добавками).

Опір термометрів в промислових умовах вимірюється мостами або логометрами. Незрівноважені мости використовують рідко із-за таких недоліків, як нелінійної градуювальної характеристики, залежності їх показань від значення напруги живлення. Найбільше поширення одержали зрівноважені мости, в плечі яких вмикають термометри опору (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Мостова схема включення термометра опору

Умовою рівноваги мостової схеми є рівність добутків опорів протилежних плеч

R₁ · R₃ = R₂ · R_t . (1.1)

Величина порушення цієї умови рівноваги фіксується вимірювальним приладом ВП.

1.3 Кварцові і термотранзисторні термометри

Кварцеві термометри складаються із кварцевого термочутливого перетворювача, включеного в коливальний контур генератора і частотоміра.

Характеристика перетворення кварцевого термоперетворювача має вигляд

f_t = f_p + St_x , (1.2)

де f_t – частота генерованих коливань при вимірювальній температурі;

f_p – частота генерованих коливань при температурі t = 0 ^o C ;

S – чутливість термоперетворювача, яка може бути від 200 до1000 Гц/К;

t_x – вимірювана температура.

Кварцеві термометри можуть працювати в діапазоні температур від мінус 260 до плюс 500 ^o C , але найменшу похибку (0,05 – 0,005 ^o C ) вони мають в діапазоні 0 - 100 ^o C .

Кварцеві термоперетворювачі мають порівняно високу точність, що пояснюється високою стабільністю параметрів перетворювача і високими метрологічними характеристиками вимірювачів частоти.

До того ж кварцеві термоперетворювачі в порівнянні з термометрами опору мають високу швидкодію (до кількох вимірів за секунду). Тоді як інерційність термометрів опору складає десятки секунд.

Недоліком кварцевих перетворювачів є обмежена взаємозамінюваність, що пояснюється розкидом параметрів f_р iS.

Термотранзисторні термометри складаються із термотранзистора, включеного в незрівноважений міст, і мілівольтметра (аналогового або цифрового) на виході моста.

Серійно випускаються декілька модифікацій термотранзисторних термо-метрів, наприклад, цифровий термометр ТЕТ-Ц11 для температур від мінус 60 до плюс 100 ^o C з приведеною похибкою ÷0,2%.

1.4 Пірометри випромінювання

Пірометри випромінювання призначені для безконтактного вимірювання температури, принцип дії яких оснований на використанні енергії випромінювання нагрітих тіл. В первинних перетворювачах пірометрів здійснюється перетворення енергії випромінювання в електричний сигнал. В якості приймачів випромінювання використовують термобатареї з хромелькопелевої фольги, германієві і кремнієві фотодіоди, фоторезистори, вакуумні фотоелементи та ін.

Пірометри діляться на енергетичного і спектрального відношення. В перших використовується залежність енергетичної яркості об’єкта від температури, а в других – залежність розподілу спектральної густини енергетичної яркості від температури.