uchebnoe_posobie_avtomatizaciya

Глава 3 М Е Т О Д Ы И П Р И Б О Р Ы Д Л Я И З М Е Р Е Н И Я

Т Е М П Е Р А Т У Р Ы

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Приборы для измерения температуры основаны на изменении следующих свойств вещества при изменении температуры:

На изменении объёма тела - термометры расширения:

• изменение	линейного размера-дилатометры;
• изменение	давления рабочего вещества в замкнутой каме­

ре -	манометрические термометры.
На	изменении сопротивления - термометры сопротивле­
ния:

•термометры из благородных металлов - платины;

•термометры из неблагородных металлов;

•полупроводниковые термометры (термисторы). Основанные на явлении термоэффекта - термопары.

Использующие оптические свойства вещества - оптические

термометры или пирометры:

•радиационные пирометры;

•яркостные пирометры;

•цветовые пирометры.

Т а б л и ц а 3.1 Устройства для измерения температуры и их диапазоны измерения

					Пределы длительного
	Используемый	Наименование устройства			измерения
	физический эффект				температуры, "С
					Нижний	Верхний
	Тепловое расшире­	Жидкостные стеклянные термо­			- 1 9 0	600
	ние	метры
	Изменение давления	Манометрические термометры			- 1 6 0	60
	Изменение электри­	Электрические термометры со­			- 2 0 0	500
	ческого сопротив­	противления			- 9 0
	ления	Полупроводниковые		термометры		180
		сопротивления
	Термоэлектрические	Термоэлектрические		термометры	- 5 0	1600
	эффекты	(термопары)	стандартизованные
		Термоэлектрические		термометры	1300	2500
		(термопары)	специальные
	Тепловое излучение	Оптические	пирометры		700	6000
		Радиационные пирометры			20	3000
		Фотоэлектрические		пирометры	600	4000
		Цветовые пирометры			1400	2800

51

Использующие прочие свойства вещества:

•шумовые термометры, использующие зависимость уровня шума от температуры (для измерения низких температур);

•резонансные термометры, использующие зависимость резо­ нансной частоты от температуры;

•термометры, использующие свойства р-п переходов.

Втабл. 3.1 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и их диапазоны измерения.

3.2. МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Действие манометрических термометров основано на свойстве изменения давления вещества в замкнутом объёме под действием температуры. Замкнутая измерительная система манометрическо­ го термометра (рис. 3.1) состоит из чувствительного элемента, воспринимающего температуру измеряемой среды - металличе­ ского термобаллона 1, рабочего манометра 2 для измерения дав­ ления в системе, длинного соединительного металлического ка­ пилляра 3. При изменении температуры измеряемой среды дав-

3.3. ТЕРМОПАРЫ

Ф И З И Ч Е С К И Е ОСНОВЫ ТЕРМОЭФФЕКТА

Рис. 3.5. Конструкция термоэлектрического преобразователя

Рис. 3.9. Схема рас­ положения термопа­ ры в теплоизолиро­ ванном участке тру­ бопровода

•Располагать термопару в набегающем потоке.

•Участок, где располагается термопара, теплоизолировать, чтобы температура корпуса и среды были равны.

•Ориентировать термопару вдоль изотерм.

ПО Д К Л Ю Ч Е Н И Е ТЕРМОПАР Ы К КОНТРОЛЛЕРУ

На рис. 3.10 приведена блок-схема модуля измерительного канала для термопары при её подключении к контроллеру. Из­ мерительный канал включает в себя схему защиты от перена­ пряжения, инструментальный усилитель со схемами калибровки смещения нуля и усиления, фильтр низких частот с частотой

Рис. 3.10. Блок-схема измерительного канала термопары

среза 2 Гц для подавления промышленных помех, детектор об­ рыва термопары с индикатором и, наконец, отдельные датчики температуры холодного спая для каждого входа. Задачи компен­ сации температуры холодного спая, линеаризации и обнаружения неисправностей датчика возложены на программное обеспечение.