Преобразователи температур

В СТДМ для измерения температур и других величин, преобразованных в температуру, используют термопары и терморезисторы. Термопары относятся к подгруппе генераторных, а терморезисторы к - подгруппе параметрических преобразователей.

Рис. 4.7 Преобразователи температуры

Термопары (термоэлектрические преобразователи) основаны на эффекте возникновения ЭДС в цепи двух разнородных проводников или полупроводников (термоэлектродов 1 и 2, рис.4.6,а), если температура t₁ места соединения (рабочий или горячий спай) отличается от температуры t других концов (холодный или нерабочий спаи). Таким образом, термо-ЭДС Е тявляется функцией температур t₁ и t, т. е.

Поддерживая t = const, можно измерять температуру рабочего спая, так как в этом случае . Уравнение преобразования термопары с достаточным приближением можно представить в виде

где t - разность температур горячего и холодного спаев; постоянные А, В и С зависят от материала термоэлектродов. Из этого уравнения следует, что чувствительность термопары не постоянна, а зависит от температуры. Поэтому градуировочные характеристики термопар обычно представляют в табличной форме с интервалом в 1°С во всем диапазоне измерений (для температуры холодного спая to =20 °С).

Термоэлектроды термопар соединяют друг с другом пайкой или сваркой, рабочий спай чаще всего помещают в защитную арматуру, предохраняющую спаи от механических повреждений, но обеспечивающую оптимальную передачу тепла от объекта диагностирования к спаю.

В качестве термоэлектродов термопар используют медь - константан, хромель - копель и др. пары. Выбирают материалы термоэлектродов по величинам и знакам термо - ЭДС, которые для различных материалов приведены в справочной литературе (обычно по отношению к платине). Кроме этого выбор материалов термоэлектродов определяет диапазон измеряемых температур, допустимую нелинейность градуировочных характеристик, а также стоимость термоэлектродов. Для систем технической диагностики применяют термоэлектроды из неблагородных металлов, поскольку измеряемые при диагностировании составных частей машин температуры редко превышают 100... 300 °С. Для таких верхних пределов измерения наибольшей чувствительностью обладают хромель-копелевые термопары, имеющие стандартную градуировку и обладающие достаточной линейностью. Основные характеристики термопар, нашедших применение в СТДМ, приведены в табл.4.8.

Таблица 4.8

Необходимо заметить, что приводимые в таблицах значения термо-ЭДС являются средними, так как эти величины существенно зависят от наличия в металлах малейших примесей и особенностей механической и термической обработок. Этот разброс учитывают индивидуальной градуировкой термопар или, в крайнем случае, градуировкой партий применяемого провода.

Термопары отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, локальностью измерения, возможностью размещения непосредственно в потоках непроводящих жидкостей, находящихся под давлением, и достаточно низкой стоимостью.

Основной недостаток термопар как средств измерения состоит в необходимости (за исключением дифференциальных схем включения) термостатирования холодного спая или введения специальных схем термокомпенсации (при измерении абсолютных значений температур). Эта необходимость особенно проявляется в диапазоне температур, при которых работает большинство систем технической диагностики машин. ЭДС, развиваемая термопарами, обычно мала, поскольку большинство объектов диагностирования работает при температурах, не превышающих 100 °С. При измерениях малых перепадов температур ЭДС еще ниже, поэтому с термопарами применяют специальные чувствительные усилители постоянного тока или чувствительные электронные приборы.

ЛЕКЦИЯ 12

Тема: Преобразователи электрических величин

План лекции

1. Шунты, добавочные резисторы

2. Резистивные и емкостные делители напряжения,

3. Измерительные трансформаторы переменного тока

4. Преобразователи мощности переменного тока

5. Бесконтактные преобразователи постоянного тока.

Дата добавления: 2014-01-15