Методы и средства измерения температуры, термопары, схемы включения, погрешности измерения температуры и их причины.

В промышленности применяются первичные преобразователи (датчики, сенсоры) температуры. Эти датчики делятся на две группы: генераторные и параметрические. Генераторные датчики основаны на применении термоэлектрического эффекта. Генераторные датчики температуры называются термоэлектрическими датчиками, они не требуют питания, поскольку являются источниками термоЭДС, которая возникает вследствие разности работы выхода электронов из разных металлов.

Принцип действия параметрических датчиков температуры заключается в использовании зависимости от температуры сопротивления, которое оказывают металлы электрическому току. Такие датчики температуры называются термопреобразователями сопротивления, и их практическое применение невозможно без источника тока.

Термоэлектрический промышленный датчик температуры, как правило, представляет собой два провода из различных металлов, одни концы которых соединены между собой (так называемые горячие концы), а вторые концы (холодные концы) подводят термоЭДС ко входу последующих приборов, измеряющих эту термоЭДС, либо ко входу вторичных электронных измерительных преобразователей. Эти два провода со спаянными концами называются термопарой.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур горячих и холодных концов термопары , в идеальном случае холодные концы термопары должны находиться при температуре тающего льда, то есть при . Однако, такая температура в промышленных условиях не может воспроизводиться постоянно. Поэтому в реальных ситуациях применяют один из двух приемов компенсации температуры холодных спаев термоэлектрического датчика температуры.

Первый из этих приемов заключается в следующем. Холодные концы приходят на зажимы, расположенные при одинаковой температуре. В ящик или на плиту устанавливается медный термометр сопротивления , включенный в мост. Этот мост уравновешивается при температуре термометра сопротивления, равной нулю. Если температура места подсоединения холодных спаев отличается от нуля, в измерительной диагонали моста возникает напряжение, которое компенсирует это отличие.

Второй прием применяется в случаях, когда с помощью одного прибора или ИИС выполняются измерения температуры в нескольких точках объекта. В этих случаях холодные концы термопар подводятся к одной кроссовой панели, снабженной системой выравнивания температуры во всех точках панели. На этой кроссовой панели устанавливается медный термометр сопротивления , через который протекает стабильный ток . Все каналы измерения температуры опрашиваются коммутатором, в том числе в каждом цикле опроса опрашивается также канал измерения температуры кроссовой панели, и стало быть, холодных концов всех термопар. Результат этого измерения используется микропроцессором или компьютером для того, чтобы вычислить и ввести поправку на температуру холодных спаев во все результаты измерений.

Для соединения термопар с прибором или системой используются удлинительные термоэлектроды. Эти электроды должны удовлетворять двум условиям.

Первое условие - места присоединения удлинительных электродов к основным термоэлектродам должны иметь одинаковую температуру.

Второе условие - удлинительные электроды должны иметь ту же термоэдс в местах присоединения, которую имеют в этих местах основные электроды (обычно в диапазоне температур от 0С до 200С).

Основные источники погрешностей измерения температуры с помощью термопар:

- погрешности применения, вызванные неверным монтажом, ошибками в заглублении термопар, движением среды и др.,

- инструментальные погрешности, вызванные собственным сопротивлением основных термоэлектродов, погрешностями компенсации температуры холодных спаев, погрешностями и разбросом характеристик, окислением термоэлектродов.

37