Презентация на тему "Методы и приборы для измерения температуры"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Методы и приборы для измерения температуры

• 
  Слайд 2

  Классификация термометров

  На изменении объёма тела - термометры сопротивления • изменение линейного размера – дилатометры, биметалические термометры; • изменение давления рабочего вещества в замкнутой камере - манометрические термометры. На изменении сопротивления - термометры расширения • термометры из благородных металлов - платины; • термометры из неблагородных металлов; • полупроводниковые термометры (термисторы).

• 
  Слайд 3
  

  Основанные на явлении термоэффекта - термопары. Классификация термометров Использующие оптические свойства вещества – оптическиетермометры или пирометры: • радиационные пирометры; • яркостные пирометры; • цветовые пирометры.

• 
  Слайд 4
  

  Классификация термометров Использующие прочие свойства вещества: • шумовые термометры, использующие зависимость уровня шума от температуры (для измерения низких температур); • резонансные термометры, использующие зависимость резонансной частоты от температуры; • термометры, использующие свойства р-п переходов.

• 
  Слайд 5

  Термометры расширения. Жидкостные стеклянные.

  Измерение температуры жидкостными стеклянными термометрами основано на различии коэффициентов объемного расширения жидкости и материала оболочки термометра.

• 
  Слайд 6

  Термометры, основанные на расширении твердых тел.

  К этой группе приборов относятся дилатометрические и биметаллические термометры, основанные на изменении линейных размеров твердых тел с изменением температуры. Конструктивное исполнение дилатометрических термометров основано на преобразовании измеряемой температуры в разность абсолютных значений удлинений двух стержней, изготовленных из материалов с существенно различными термическими коэффициентами линейного расширения:  = (lt1 – lt2 )/l0 (t2– t1); 1/град где l0, lt1, lt2 - линейные размеры тела при 0 С, температурах t1 и t2 соответственно.

• 
  Слайд 7
  

  Биметаллические термометры

• 
  Слайд 8

  Дилатометрический (а), биметаллический (б) преобразователи температуры

  1 – трубка из материала с большим коэффициентом температурного расширения; 2 – стержень из металла с малым коэффициентом температурного расширения; 3, 4 – полоски металлов с разными коэффициентами температурного расширения; 5 – держатель подвижного контакта. 

• 
  Слайд 9

  3.4 Манометрический термометр

  1 – металлический термобаллон, 2- рабочий манометр, 3 – металлический капилляр

• 
  Слайд 10

  Манометрический термометр

• 
  Слайд 11

  ПЕРВИЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ

  В настоящее время для измерения температуры используются различные ПИП: терморезистивные, термоэлектрические, преобразователи на p-nпереходе, термомагнитные и др.

• 
  Слайд 12

  ТерморезистивныеПИП

  Принцип действия терморезистивных ПИП (в дальнейшем терморезисторов) основан на изменении сопротивления проводников, полупроводников и диэлектриков под действием температуры.

• 
  Слайд 13

  Терморезистивные ПИП

  В терморезистивных ПИП материалы чувствительного элемента должны обладать: большим значением температурного коэффициента сопротивления (ТКС); стабильностью ТКС во времени и в диапазоне рабочих температур; большим значением удельного сопротивления; инертностью к воздействию различных сред

• 
  Слайд 14
  

  В общем случае зависимость сопротивления чистых металлов от температуры описывается полиномом n-степени где RТ − сопротивлениепроводника при температуре Т; R0− сопротивлениепри определенной эталонной температуре Т0 (например, Т0 = 273 К или 0 °C); 1, 2, 3 ... − степенные температурные коэффициенты сопротивления материала; Т = Т – Т0.

• 
  Слайд 15
  

  Чувствительность материалов к температуре Т характеризуется величиной температурного коэффициента электрического сопротивления материала

• 
  Слайд 16

  Материалы и основные характеристики проводниковых ТС

  основные характеристики проводниковых ТС: номинальное сопротивление; номинальная статическая характеристика преобразования; диапазон измеряемых температур; класс допуска; номинальное значение отношения сопротивлений W100; показатель тепловой инерции ТС.

• 
  Слайд 17
  

  Номинальное сопротивление R0− сопротивление ТС при 0 °С. Номинальная статическая характеристика преобразования (НСХ) ТС где Rt − сопротивление ТС при температуре t, Ом; Wt− значение отношения сопротивлений при температуре tк сопротивлению при 0 оС.

• 
  Слайд 18
  

  Чувствительность W100 − номинальное значение W100, определяемое как отношение сопротивления R100 ТС при температуре t = 100 оС к сопротивлению R0 при температуре t= 0 оС, для платины W100 = 1,3910 (допускается значение 1,3850), для меди W100 = 1,4280 (допускается значение 1,4260), для никеля W100 = 1,6170.

• 
  Слайд 19
  

  Класс допуска определяет допускаемое отклонение сопротивления при 0 °С от номинального значения ∆R/R0. Конструкции чувствительных элементов платиновых ТС

• 
  Слайд 20

  Проводниковые термопреобразователи сопротивления

• 
  Слайд 21

  Достоинствами проводниковых ТС

  широкий диапазон температур, высокая точность и временная стабильность; близость характеристики к линейной зависимости; высокая взаимозаменяемость. Недостатки ТС большое значение тепловой постоянной времени τдля проволочных ТС; необходимость использования для точных измерений трех- или четырехпроводной схемы включения

• 
  Слайд 22

  Полупроводниковые терморезисторы

  Термисторы − это по сути термометры сопротивления, выполненные на основе смешанных оксидов переходных металлов 2 вида с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC) и положительным (РТС)

• 
  Слайд 23

  характеристики термисторов

  уравнение преобразования, чувствительность, номинальное сопротивление, допуск, тепловая постоянная времени, погрешности.

• 
  Слайд 24
  

  + высокая чувствительность, малые размеры и масса - большой разброс от образца к образцу значения номинального сопротивления; высокую нелинейность статической характеристики, позволяющей применение их в узком температурном диапазоне.

• 
  Слайд 25

  Конструкции ЧЭ

• 
  Слайд 26

  датчик температуры Rosemount 248

• 
  Слайд 27

  Термоэлектрические ПИП

• 
  Слайд 28

  В общем случае термоЭДС образуется тремя составляющими:

  1) объемной,обусловленной возникновением разности потенциалов на концах проводника (полупроводника), имеющих разную температуру. 2) контактной, обусловленной температурной зависимостью контактной разности потенциалов мест соединения проводников; 3) фононной, обусловленной увлечением электронов фононами, при превалирующем перемещении последних от горячего конца к холодному. Фононы сталкиваются с основными носителями заряда и увлекают их за собой.

• 
  Слайд 29

  3 основных закона термоэлектричества

  для получения термоЭДС контур должен состоять из разнородных материалов (проводников или полупроводников); 2) алгебраическая сумма всех термоЭДС в контуре, состоящее из любого количества соединений разных материалов, будет всегда равна нулю, если все соединения находятся при одинаковых температурах.

• 
  Слайд 30
  

  3) если два соединения разных материалов, находящихся при температурах ТХ и Т1, вырабатывают термоЭДСЕТ1, а при температурах Т1 и Т0термоЭДС равна ЕТ2, то при температурах ТХ и Т0 выходная ЭДС определяется суммой двух ЭДС: ЕТ = ЕТ1 + ЕТ2.

• 
  Слайд 31

  Материалы и конструкции чувствительных элементов

  однозначную зависимость термоЭДС от температуры; высокую стабильность термоэлектрических свойств, механическую прочность, химическую устойчивость.

• 
  Слайд 32
  

  Термопарные сборки Конструкции чувствительных элементов термопар: 1– рабочий спай; 2 – фарфоровый наконечник; 3 – керамические бусы;4 – защитная труба.

• 
  Слайд 33

  Основные характеристики термоэлектрических ПИП

  1) номинальная статическая характеристика (градуировочнаяхарактеристика); 2) чувствительность; 3) класс допуска; 4) показатель тепловой инерции (постоянная времени, время отклика).

• 
  Слайд 34

  3.7 Пирометры

  Яркостные. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нити. Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения. Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36
  

  TE TY E/E

• 
  Слайд 37
  

  TI TT Е TR TJR