ТИП. Технические измерения и приборы Средства измерений

• Название: Технические измерения и приборы Средства измерений
• Дата: 03.02.2022
• Размер: 6.34 Mb.
• Имя файла: ТИП.ppt
• Тип: Документы; #350428
• страница: 15 из 17

Характеристики проволочных металлических термометров сопротивления: 1 - медь, 2 - платина, 3 - индий

Полупроводниковые измерители температур (термисторы)

основаны на том, что сопротивление полупроводников, в противоположность металлическим термометрам, увеличивается с понижением температуры
Удельное сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры по экспоненциальному закону


где А и В - постоянные.
Наличие нелинейности является недостатком термисторов.

Зависимости удельного сопротивления термистора от температуры

Имея небольшие габариты и малую теплоемкость, термисторы обладают меньшей постоянной времени по сравнению с другими термометрами сопротивления.
Диапазон измеряемых температур составляет от - 60 °С до +180 °С, а точность - до 0,0005 °С.
При низких температурах сопротивление полупроводника зависит от магнитных полей.

Термопара

Цепь, состоящая из двух проводников, выполненных из различных материалов.
При наличии разности температур на концах термопары, которые называются спаями, между ними возникает электродвижущая сила.
Концы термопары, присоединяемые к усилителю, называются холодным спаем, а присоединенные к объекту, температуру которого измеряют, - горячим спаем.
Горячий спай термопары может быть выполнен небольших размеров, что делает термопару удобным чувствительным элементом при измерениях температур в ограниченных объемах.


Диапазон температур, в котором применяются термопары, от 0 °К до 1000 °С и выше.
В этом интервале температур по точности термопары уступают только термометрам сопротивления и газовым термометрам.
Свыше 1000 °С они более надежны, чем другие термометры, и лишь при температурах выше 1600 °С уступают оптическим пирометрам.
Малый размер способствует уменьшению постоянной времени

Градуировочные кривые термопар ЕТ - термоэлектродвижущая сила; T - температура 1 – хромель-копель, 2 - железо-копель, 3 – хромель-алюмель, 4 – платинородий-платина

Ионизационные термометры

измерения температур в диапазоне до 25 000 °С, например, в условиях плазмы основаны на зависимости степени ионизации газа от температуры


где - степень ионизации, P - давление газа, Е - потенциал ионизации, k - поправочная величина

Парамагнитные термометры

для сверхнизких температур (ниже 1°К)
действие основано на том, что магнитная восприимчивость некоторых парамагнитных веществ возрастает с понижением температуры для измерений выбирают такие парамагнетики, которые подчиняются закону Кюри в требуемой области температур.
для идеального парамагнетика, в котором магнитные диполи не взаимодействуют между собой, закон Кюри имеет вид


где X - магнитная восприимчивость,
С - постоянная Кюри

Парамагнитный преобразователь 1- источник тока, 2 - усилитель, 3 - первичная катушка, 4 - вторичная катушка, 5 - парамагнитный термометр

Одна из катушек содержит парамагнетик. При изменении температуры парамагнетика его магнитная восприимчивость изменяется, что приводит к изменению взаимоиндуктивности М обеих катушек.
Переменное магнитное поле создается первичной катушкой ПК. Если через М0 обозначить взаимоиндуктивность катушек без парамагнетика, то взаимоиндуктивность с парамагнетиком будет равна


где - коэффициент заполнения, Т - температура. Значение М0 компенсируется последовательно-встречным включением взаимоиндуктивности с катушкой термометра

Шумовой термометр

основан на том, что при низких температурах вплоть до абсолютного нуля электроны в проводниках находятся в хаотическом движении. Это движение электронов создает на концах проводника хаотически изменяющееся напряжение с широким спектром частот.
Квадрат среднего значения этого напряжения равен


где k - постоянная Больцмана, Т - температура в градусах Кельвина, R - сопротивление проводника,
- выделенная полоса частот

Схема шумового термометра

1 – зонд, 2 – усилитель, 3 – полосовой фильтр, 4 – вторичный преобразователь


Сопротивление зонда составляет порядка 1 кОм.
Сопротивление зонда выполняется из платиновой проволоки.
Напряжение, возникающее на сопротивлении зонда, составляет несколько микровольт. Далее оно усиливается, проходит полосовой фильтр и поступает на вторичный преобразователь.
Шумовым термометром можно измерять температуру от минус 173 °С до более высоких значений.