3.Система автоматизації

3.1.Обгрунтування вибору технічних засобів для вимірювання, вм та ро

Температуру вимірюємо термометрами опору.

Вимірювання температури термометрами опору відноситься до контактних методів і грунтується на властивості провідників (металів) та напівпровідників змінювати свій електричний опірв залежності від зміни їхньої температури.Така властивість металів характеризується температурним коефіцієнтом опору (ТКО), який визначається як відношення приросту опору провідника, що виготовлений із цього металу, до приросту температури, що привела до його нагрівання і змінила його електричний опір, та опору провідника. В загальному вигляді ТКО при

малих приростах температури визначається залежністю: =.

Для провідників (металів) - ТКО додатний і їхній опір зростає з

зростанням температури, а перетворювачі, які виготовлені із металевого дроту називають (в загальному) терморезисторами. У напівпровідників навпаки – ТКО від’ємний і їхній опір електричному струму падає із ростом температури, а перетворювачі, що виготовлені із напівпровідникових матеріалів, називають термісторами.

В більшості провідникових і напівпровідникових тіл залежність активного опору R від температури можна узагальнити формулою:

R = C  e^kT, (1)

де С та k – коефіцієнти, значення яких залежить від матеріалу, з якого

виготовлений терморезистор; крім цього, С залежить від геометричних розмірів терморезистора, а коефіцієнт k для напівпровідників - залежить і від темпе-ратури; е – основа натуральних логарифмів; Т – абсолютна температура, К.

На практиці, як правило, температуру вимірюють за шкалою Цельсія і, використовуючи співвідношення: T(К)= t(°C) + 273.15, приведена залежність (1) активного опору від температури t(°C) приймає вигляд:

R = C  e^{k(273.15 + t)} = C  e^273.15k e^kt. (2)

Значення виразу: C  e^273.15k = R₀ – приймається за початковий опір тіла при температурі 0С і відповідно: R = R₀ e^kt. (3)

Так як для провідникових термометрів коефіцієнт k не залежить від температури, то формулу (3) можна переписати в іншому вигляді, розклавши її в ряд Маклорена в залежності від температури:

R = R₀ e^kt = f(0) + f(0) +f(0) +f(0) +…=

= R₀(1+ t +t+t+…) = R₀(1+ t +t+t+…), (4)

де f(0) та f(0), f(0), f(0),…. –значення функції (3) в нулі та її частинні

похідні.

В первинному вимірювальному перетворювачі температури може вико- ристовуватись будь-який терморезистор або термістор, але в якості засобів вимірювання температури, тобто, засобів з нормованими метрологічними характеристиками (НМХ), використовують термометри опору (ТО). ТО це терморезистор з НМХ, які виготовлені із чистих металів (міді, платини, нікелю, вольфраму або заліза) і які відповідають наступним вимогам:

•мають монотонну без гістерезису характеристику перетворення =;

•мають високий питомий електричний опір, а метал ТО не вступає до

взаємодії з вимірюваним середовищем;

• мають достатньо великий і незмінний в часі ТКО, який прийнято визначати для ТО в інтервалі температур від 0 до 100 С по залежності:

=, [ для більшості чистих металів4*10()]

де та- опір ТО при 0 та при 100С, Ом.

Найбільше поширені провідникові ТО, які виготовляють із мідного дроту

(використовуються для вимірювання температури від –50 до 180С)

або із платинового – для температур від -260 до 650С.