Классификация преобразователей температуры

Датчики и измерители температуры, термометры, термодатчики

Датчики температуры: классификация и особенности

Наиболее важной характеристикой термодатчиков является диапазон измеряемых температур. Другие значимые параметры: класс точности и допуска прибора, быстродействие, помехоустойчивость, наработка на отказ, наличие защиты и т.д. Измерители температуры могут отличаться по принципу работы: термометры сопротивления, биметаллические, основанные на термопаре. Вне зависимости от типа устройства, поступающий от чувствительного элемента сигнал преобразуется в электрический ток, по величине которого прибором и определяется температура.

Датчики сопротивления (терморезистивные датчики)

Действие таких устройств основано на том, что электрическое сопротивление материалов (проводников или полупроводников) зависит от температуры. Чувствительным элементом в датчиках сопротивления является терморезистор, сопротивление которого и контролируется. К основным преимуществам терморезистивных датчиков относится высокая чувствительность (включая класс допуска АА), длительная стабильность результатов и простота устройства. Они подходят для использования в системах безопасности 2Н - 4.

Чаще всего в качестве материала для резистивных детекторов температуры применяется платина, отличающаяся длительной стабильностью и высокой прочностью. Для температур выше 600 °С обычно применяется вольфрам, однако датчикам на его основе свойственна нелинейность характеристик и дороговизна. Кроме этого для изготовления датчиков используются кремний и металл-оксиды.

Специальные полупроводниковые датчики

В полупроводниковых датчиках используется принцип изменения характеристик p-n перехода под влиянием температуры. Такие свойства характерны практически любому транзистору или диоду. Полупроводниковые детекторы дёшевы и просты в устройстве, отличаются линейностью характеристик. Они легко интегрируются в электрические схемы, поскольку их можно создавать непосредственно на кремниевой подложке.

Классификация преобразователей температуры измерительного преобразователя

Термопары (термоэлектрические датчики)

Принцип работы термопар заключается в способности двух соединённых между собой разных электрических проводников генерировать ЭДС на своих свободных концах. Разность потенциалов зависит от разности температур между местом соединения металлов и свободными концами. Область измеряемых температур зависит от типа используемых металлов и колеблется от -200 до 2200 °С. Неблагородные металлы дают возможность измерить температуру среды до 1100 °С, а благородные - до 1600 °С.

Термометры биметаллические

Для измерения температуры в биметаллических термометрах используется двухслойная пластина или пружина из свальцованных двух разных металлов. Коэффициент температурного расширения у материалов отличается, благодаря чему под действием температуры биметалл изгибается. К биметаллической винтовой пружине прикрепляется стрелка, которая под действием деформации пружины показывает текущую температуру на градуированной шкале. Биметаллические термометры являются самыми простыми приборами для измерения температуры.

Преимущества продукции ЭЛЕМЕР-УФА

Компания предлагает большой выбор термопреобразователей (модели ТСМУ, ТСПУ, ТХАУ, ТХКУ, ТПУ), датчиков сопротивления, термопар, биметаллических термометров, отдельные чувствительные элементы для датчиков (платиновые и медные), а также кабели и провода для КИП. Доступны как высокоточные модели (класс точности АА), так и устройства с большим диапазоном рабочих температур, например, термопары с контролируемыми температурами -40. +1800 °С. По индивидуальным заказам возможно изготовление специфических моделей, например, с нижней температурной границей -200 °С.

Классификация преобразователей температуры классификация

Компания выпускает измерители РОСА-10 и ИПТВ, предназначенные для контроля температуры и влажности. Все приборы хорошо интегрируются в системы автоматического учёта и контроля благодаря поддержке интерфейса RS-232. Все датчики и преобразователи температуры изготавливаются в пыле- и влагозащищённом исполнении (классы: IP54, IP65 и IP5Х).

Квалифицированные инженеры компании предоставят полную информацию по продуктам КИПиА и помогут выбрать наиболее подходящее для целевых условий устройство. По вопросам подбора, комплектации и приобретения контрольно-измерительного оборудования можно обратиться по телефонам:

  • в г. Уфа (347) 246-44-65, (347) 277-04-55
  • в г. Казань (843) 292-97-89, (843) 292-14-62

Разработка преобразователя углового перемещения

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Подобные документы

Описание емкостных измерителей перемещений. Разработка и расчет функциональной схемы преобразователя угловых перемещений. Разработка кодирующей маски. Расчет погрешностей устройства. Особенности конструктивного устройства печатной платы и печатного узла.

курсовая работа [617,4 K], добавлен 30.06.2014

Структурная схема, характеристики и режимы работы микросхемы преобразователя Угол-Код для обработки сигналов индуктивных датчиков типа СКВТ (синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы). Ее сравнение с зарубежными аналогами и модулями на их основе.

статья [3,1 M], добавлен 28.01.2015

Разработка конструкторского расчета по техническому проектированию измерителя угловых скоростей на основе гексоды датчиков угловой скорости для космического корабля. Параметры троек неортогонально ориентированных ДУСов с электрическими обратными связями.

дипломная работа [2,1 M], добавлен 23.01.2012

Индуктивные датчики. Фотооптические датчики перемещений. Прецизионные датчики линейных перемещений. Накапливающие системы. Метод муаровых полос. Системы позиционирования с лазерными интерферометрами. Проблема стабилизации частоты лазерного излучения.

реферат [105,8 K], добавлен 26.01.2009

Разработка и моделирование в системе Micro-CAP электрической схемы измерительного преобразователя для первичного преобразователя температуры, обеспечивающей заданные метрологические характеристики. Расчет погрешности от влияния разброса компонентов.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 29.11.2013

Классификация физических явлений и эффектов, применяемых при конструировании устройств получения первичной измерительной информации. Виды упругих элементов. Расчет чувствительного элемента датчика давления и первичного измерительного преобразователя.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.04.2012

Определение коэффициентов передачи узлов измерительного преобразователя. Коррекция погрешности усилителя переменного тока. Расчет RC-параметров схемы электрической принципиальной. Выбор стабилизатора напряжения. Определение общего коэффициента передачи.

курсовая работа [810,6 K], добавлен 21.02.2013

Выбор элементов тиристорного преобразователя. Особенности расчета тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока. Характеристики основных элементов преобразователя и схем защиты. Подбор подходящих под результаты расчета элементов.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.10.2012

Обзор генераторов сигналов. Структурная схема и элементная база устройства. Разработка печатной платы модуля для изучения генератора сигналов на базе прямого цифрового синтеза. Выбор технологии производства. Конструкторский расчет; алгоритм программы.

дипломная работа [1,7 M], добавлен 25.04.2015

Основные функции вторичных измерительных преобразователей. Усилители, делители напряжения и мосты, фазометры и частотомеры. Специфика вторичных преобразователей для датчиков перемещений. Нелинейность вторичных преобразователей при аналоговой обработке.

реферат [642,2 K], добавлен 21.02.2011

Общие требования к первичным измерительным преобразователям обусловлены:

– характером измеряемой величины;

– методикой измерений;

– условиями решаемой задачи (необходимостью измерять несколько параметров одновременно, скоростью преобразования);

– влиянием исследуемой среды (давление, температура, химическая агрессия).

Выделяют три группы основных требований: метрологические, эксплуатационные и конструктивные.

Метрологические требования:

– чувствительность и точность;

– быстродействие, пространственное разрешение, соответствие масштабу исследуемого процесса;

– минимальное возмущение полей измеряемых величин;

– малая чувствительность к неинформативным воздействиям.

Эксплуатационные требования:

– надежность и срок службы;

– устойчивость к перегрузкам, температуре, химическим, биологическим, механическим воздействиям;

– удобство обслуживания и метрологической аттестации.

Зачастую требования, предъявляемые к конкретной конструкции первичного измерительного преобразователя, просто противоречивы. Поэтому разработка их непроста. Особую сложность представляет расчет первичного измерительного преобразователя для работы в высокочастотной области изменчивости измеряемых величин, что обусловлено созданием первичного измерительного преобразователя с малой постоянной времени и имеющего малый объем осреднения.

Из существующих методик математического описания первичного измерительного преобразователя наиболее приемлема методика аппаратных функций. Специфика их состоит в том, что они осуществляют трансформацию функции четырех переменных (три координаты + время) в функцию одной переменной.

Оказывается полезным применение понятия момента аппаратной функции, в частности момента второго порядка. В приближении одномерного статического поля среднеквадратическая полуширина аппаратной функции определяется выражением:

где    Н1 ( r ) – одномерная аппаратная функция прибора,

r 0 – смещение центра тяжести аппаратной функции.

Для первичного измерительного преобразователя в форме параллелепипеда, цилиндра или шара смещение равно нулю. По величине среднеквадратическая полуширина аппаратной функции составляет:   для параллелепипеда или вертикально расположенного цилиндра высотой А ;   для горизонтально расположенного цилиндра диаметром А ;   для шара диаметром А ;

Полоса пропускания прибора по уровню 0.707 определяется выражением:

где    V 0 – скорость перемещения прибора в измеряемой среде;

t – постоянная времени инерционной части прибора.

Минимальный масштаб регистрируемых прибором неоднородностей определяется следующим образом:

Крайняя сложность теоретического анализа первичных измерительных преобразователей заставляет обратиться к наиболее простой ее постановке с тем, чтобы выяснить основные черты явления. Именно поэтому все полученные к настоящему моменту расчетные соотношения выведены на основе некоторых принципиальных и частных допущений, упрощения физической картины рассматриваемых процессов и идеализированного представления о структуре и свойствах материала. Несомненна полезность теоретических расчетов такого рода для полученных качественных оценок характеристик проектируемых первичных измерительных преобразователей. В связи с этим при проектировании и изготовлении первичных измерительных преобразователей возникают дополнительные задачи: создание испытательного и метрологического оборудования, часто по сложности не уступающего разрабатываемым измерительным системам; создание аппаратуры контроля стабильности градуировочных характеристик, а также имитаторов измеряемых параметров, с помощью которых можно осуществить контроль всего измерительного тракта, включая первичные измерительные преобразователи.

При проектировании первичного измерительного преобразователя, как и при других разработках, ведутся работы по их унификации. Условно их можно разделить на два уровня:

– унификация отдельных узлов, деталей (ограничение типоразмеров электрических разъемов);

– унификация выходных сигналов (для унификации устройств вторичного преобразования).

Классификация преобразователей температуры измерительного преобразователя

Наиболее высокой степенью унификации для первичных измерительных преобразователей следует считать создание совокупности первичных измерительных преобразователей какого-либо параметра, структурные и конструктивные элементы которого являются производными от одной конструкции, взятой за базу. Параметрический ряд можно построить на основе формирования общих требований к первичным измерительным преобразователям и особенностей измерения исследуемого параметра, данные об изменчивости которого определяют полный рабочий диапазон, перекрываемый всеми первичными измерительными преобразователями ряда.

Существует несколько подходов к классификации первичных измерительных преобразователей.

В простейшем виде реостатные первичные измерительные преобразователи представляют собой реостат, щетка (движок) которого перемещается под действием измеряемой неэлектрической величины. Первичный измерительный преобразователь состоит из обмотки на каркасе, форма которого зависит от характера перемещения – линейного или углового.

Для изготовления каркаса применяются диэлектрики и металлы, покрытые лаком. Проволока для обмотки выполняется из сплава с малым температурным коэффициентом сопротивления. Щетка изготавливается из проволоки или плоских пружинящих полосок, для которых используются как чистые металлы, так и сплавы.

Недостаток таких чувствительных элементов – большая погрешность вследствие наличия трущихся элементов. Как указывалось, при проектировании первичных измерительных преобразователей все эти отрицательные моменты учитываются и по возможности устраняются. Для примера рассмотрим реальную конструкцию измерителя направления (компаса) течений на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Конструкция стрелочного потенциометрического резистивного первичного измерительного преобразователя с дискретным съемом информации

В корпусе 7, заполненном демпфирующей жидкостью 5 и закрытом крышкой 1, размещается магнитная стрелка 4, подвешенная на опоре 6 и поддерживаемая винтом 3. В момент регистрации показаний в обмотку соленоида 8 подается ток, магнитное поле которого взаимодействует со стрелкой и разворачивает ее в вертикальной плоскости. Установленный на стрелке контакт 2 перемыкает круговой проволочный потенциометр 9 с контактным полем в точке, соответствующей положению магнитной стрелки. Этот преобразователь позволяет измерять угол направления течения с погрешностью не более 5 0 при разрешающей способности 2 0. Время установления показаний составляет 10 с. Конструкция преобразователя устраняет основной недостаток, присущий данному типу преобразователей, – наличие погрешности за счет трения.

Их работа основана на зависимости электрического сопротивления проводника или полупроводника от создаваемого в нем механического напряжения. Они подразделяются на металлические и полупроводниковые. Из металлических наиболее распространены проволочные или фольговые. Действие их описывается относительным изменением сопротивления:

где    k – коэффициент тензочувствительности.

Тензочувствительный преобразователь наклеивается на исследуемую деталь, и относительная деформация проволоки равна относительной деформации детали. Последняя связана с механическим напряжением в детали s и модулем упругости Е следующим соотношением:

Таким образом, уравнение преобразования тензорезистора можно представить в виде

Основные требования, предъявляемые к материалу проволоки: возможно большее значение k. малый температурный коэффициент сопротивления, высокое удельное электрическое сопротивление. Обычно применяется проволока из константана диаметром 0,02…0,05 мм. имеющего k = 1,9…2,1 .

Терморезистором называют проводник или полупроводник с большим температурным коэффициентом сопротивления, находящийся в теплообмене с окружающей средой. К материалам терморезисторов предъявляются следующие требования: как можно большее и постоянное значение температурного коэффициента сопротивления; химическая стойкость к воздействию среды; достаточная тугоплавкость и прочность.

Наиболее оптимальным вариантом по совокупности характеристик при выборе материала терморезистора является медь. Она технологична в работе, сравнительно недорога, медные терморезисторы имеют линейную характеристику преобразования и обеспечивают измерения в диапазоне от -200 0 С до +200 0 С .

Рекомендуем также прочитать
KIA Cee’d: вечно молодой Такое впечатление у многих сложилось после объявления невиданной доселе пятилетней гарантии на эту модель.
Простой терморегулятор своими руками
Датчики температуры и перегрева LUZAR Фирменное наименование – LS – Luzar Sensor