Автоматизация технологических процессов книга
.pdf61
Рис. 3.11. Градуировочная характеристика медного тер мометра сопротивления
Конструкция чувствительного элемента ТС. На рис. 3.12,
а |
показана конструкция термометра сопротивления (1 |
- головка, |
2 |
- штуцерная гайка, 3 - арматура, 4 - чувствительный |
элемент). |
63
Металлический термометр сопротивления имеет чувствитель ный элемент (рис. 3.12, б) в виде тонкой (диаметром 0,05 мм) проволоки 2, намотанной на слюдяную пластину 1 (или
пластмассовый цилиндр) и помещенной в защитный чехол 3.
Полупроводниковые терморезисторы (термисторы), по
сравнению с металлическими, обладают более высокой чувстви тельностью. Они имеют отрицательный температурный коэффи циент сопротивления. Полупроводниковые терморезисторы при весьма малых размерах имеют высокие значения сопротивления (до 1 МОм). Для измерения температуры наиболее распростра нены полупроводниковые терморезисторы типов КМТ (смесь окислов кобальта и марганца) и ММТ (смесь окислов меди и марганца).
Серьёзным недостатком термисторов, не позволяющим с дос таточной точностью нормировать их характеристики при серий ном производстве, является плохая воспроизводимость характе ристик (значительное отличие характеристик одного экземпляра от другого).
Полупроводниковые датчики температуры обладают высокой стабильностью характеристик во времени и применяются для измерения температур в диапазоне от -100 до 200 °С.
Чаще всего в качестве полупроводника используются окислы металлов: железа Fe, хрома Сг, марганца Мп, кобальта Со и ни келя Ni.
Сравнительные характеристики измерительных преобразова телей температуры приведены в табл. 3.3.
Т а б л и ц а 3.3
Сравнительные характеристики измерительных преобразователей температуры
Параметр |
Термопары |
Термометр |
Термистор |
|
сопротивления |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Чувствительность |
10...50 мВ/°С |
0,1.10 Ом/°С |
0,1. .10 кОм/°С |
|
Стабильность во времени |
0,5 |
0,01 |
1 |
|
(дрейф в год), % |
|
|
|
|
Воспроизводимость харак |
5 |
0,05 |
0,5 |
|
теристик, °С |
|
|
|
|
Диапазон температур, °С |
- 2 0 0 . 1 6 0 0 |
-150...8500 |
-100...3500 |
|
Линейность, % |
2 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТЕРМОМЕТРОВ С О П Р О Т И В Л Е Н И Я
На рис. 3.14 показана схема включения термометра сопротив ления в несбалансированный мост.
Схема позволяет преобразовать величину сопротивления дат чика температуры в напряжение
Рис. 3.14. Схема включения термометров сопро тивления в несбалансированный мост
3 — 1786
Рис. 3.15. Двухпроводная схема включения термометра сопротивления:
г, - сопротивление линии связи; Ri - переменное, заранее отградуированное со
противление
66
•Избыточного давления, давление измеряется в одной точке.
•Дифференциального давления, измеряется разность давле ний в двух точках системы.
По типу чувствительного элемента манометры подразделяют на следующие:
•мембранные,
•сильфонные,
•манометры с трубчатой пружиной (манометры с трубкой Бурдона).
4.2.МАНОМЕТРЫ С ТРУБЧАТОЙ ПРУЖИНОЙ
Рис. 4.1. Схема манометра с трубчатой пружиной
69
4.3. МЕМБРАННЫЕ МАНОМЕТРЫ
Под действием давления р (рис. 4.2.) металлическая мембрана 1 выгибается. Для малых перемещений (малых деформаций)
где k - коэффициент пропорциональности; R - радиус мембра ны; Е - модуль упругости мембраны; б - толщина мембраны; р - давление.
Перемещение центра мембраны преобразуют в электрический сигнал. Несколько способов преобразования приведены на рис. 4.3. Погрешность минимальна при р » рср. Перемещение мембраны (стрелки):
Х = (рср-р)/К,
где К - постоянный коэффициент.
Дифференциальный манометр с мембранным чувствительным элементом приведен на рис. 4.4 и 4.5. Датчик имеет две полости с давлением pi и р2 . Под действием разности давлений /?, и р2 мембрана прогибается и перемещает сердечник 4. При перемеще нии сердечника меняется напряжение на выходе ДТП.
Преимущества мембранных преобразователей:
•малая инерционность;
•конструктивная простота;
•малая себестоимость при производстве.
Недостатком мембранных преобразователей является то, что они могут работать только при малых деформациях. При боль ших деформациях характеристика преобразователя становится нелинейной.
Рис. 4.2. Схема мембранного манометра
70