Курсовая работа: Устройство для измерения температуры в удаленных точках

Рисунок 1.3 – Термоэлектрисеский термометр

Результирующая термо-ЭДС цепи, состоящей из двух разных проводников A и B равна

где и – разность потенциалов между проводниками A и B при температурах t ₂ и t ₁ , соответственно.

Термо-ЭДС данной пары зависит только от температуры t ₁ и t ₂ и не зависит от размеров термоэлектродов (длины, диаметра), величин теплопроводности и удельного электросопротивления.

Для увеличения чувствительности термоэлектрического метода измерения температуры в ряде случаев применяют термобатарею: несколько последовательно включенных термопар, рабочие концы которых находятся при температуре t ₂ , свободные при известной и постоянной температуре t ₁ .

1.1.6 Электрические термометры сопротивления

Принцип действия данных термометров основан на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры. Зная данную зависимость, по изменению величины сопротивления термометра судят о температуре среды, в которую он погружен. Выходным параметром устройства является электрическая величина, которая может быть измерена с весьма высокой точностью, передана на большие расстояния и непосредственно использована в системах автоматического контроля и регулирования.

В качестве материалов для изготовления чувствительных элементов ТС используются чистые металлы: платина, медь, никель, железо и полупроводники. Изменение электросопротивления данного материала при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом сопротивления , который вычисляется по формуле

где t – температура материала;

R ₀ и R _t – электросопротивление соответственно при 0 ºС и температуре t .

Сопротивление полупроводников с увеличением температуры резко уменьшается, т. е. они имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления практически на порядок больше, чем у металлов. Полупроводниковые термометры сопротивления (ТСПП) в основном применяются для измерения низких температур.

Достоинствами ТСПП являются небольшие габариты, малая инерционность, высокий коэффициент .

Однако они имеют и существенные недостатки:

– нелинейный характер зависимости сопротивления от температуры;

– отсутствие воспроизводимости состава и градуировочной характеристики, что исключает взаимозаменяемость отдельных ТС данного типа. Это приводит к выпуску ТСПП с индивидуальной градуировкой.

1.1.7 Бесконтактное измерение температуры

1.1.7.1 Основные понятия и законы излучения

О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает. Датчики, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрическими сенсорами. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния измерителя на температурное поле нагретого тела, так как в процесс се измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Потому данные методы получили название бесконтактных.

На основании законов излучения разработаны датчики следующих типов:

– датчик суммарного излучения (СИ) – измеряется полная энергия излучения;

– датчик частичного излучения (ЧИ) – измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участки спектра;

– датчики спектрального отношения (СО) – измеряется отношение энергии фиксированных участков спектра.

В зависимости от типа датчика различаются радиационная, яркостная, цветовая температуры.

Радиационной температурой реального тела Т _р называют температуру, при которой полная мощность АЧТ равна полной энергии излучения данного тела при

действительной температуре Т _д . Яркостной температурой реального тела Т _я называют температуру, при которой плотность потока спектрального излучения АЧТ равна плотности потока спектрального излучения реального тела для той же длины волны (или узкого интервала спектра) при действительной температуре Т _д . Цветовой температурой реального тела Т _ц называют температуру, при которой отношения плотностей потоков излучения АЧТ для двух длин волн и равно отношению плотностей потоков излучений реального тела для тех же длин волн при действительной температуре Т _д .

1.1.7.2 Датчики частичного излучения