бів вимірювань і вимог до них визначають різноманіття застосовуваних засобів вимірювання температури.
Якщо розглядати датчики температури для промислового застосування, то можна виділити їх основні класи: кремнієві датчики температури, біметалічні датчики, рідинні і газові термометри, термоіндикатори, термістори, термопари, термоперетворювачі опору, інфрачервоні датчики.
Кремнієві датчики температури використовують залежність опору напівпровідникового кремнію від температури. Діапазон вимірюваних температур - 50 ... + 150 0C. Застосовуються в основному для вимірювання температури всередині електронних приладів.
Біметалічний датчик зроблений з двох різнорідних металевих пластин, скріплених між собою. Різні метали мають різний температурний коефіцієнт розширення. Якщо з'єднані в пластину метали нагріти або охолодити, то вона зігнеться, при цьому замкне (розімкне) електричні контакти або переведе стрілку індикатора. Діапазон роботи біметалевих датчиків - 40 ... + 550 0C. Використовуються для вимірювання поверхні твердих тіл і температури рідин. Основні області застосування - автомобільна промисловість, системи опалення та нагріву води.
Термоіндикатори - це особливі речовини, що змінюють свій колір під впливом температури. Зміна кольору може бути оборотним і необоротним. Виробляються у вигляді плівок.
Термоперетворювачі опору
Принцип дії термоперетворювачів опору (терморезисторів) заснований на зміні електричного опору провідників і напівпровідників в залежності від температури (розглянуто раніше).
Платинові терморезистори призначені для вимірювання температур в межах від - 260 до 1100 0С. Широке поширення на практиці одержали більш дешеві мідні терморезистори, що мають лінійну залежність опору від температури.
Недоліком міді є невелика її питомий опір і легка окислюваність при високих температурах, внаслідок чого кінцевий межа застосування мідних термометрів опору обмежується температурою 180 0C. По стабільності і відтворюваності характеристик мідні терморезистори поступаються платиновим. Нікель використовується в недорогих датчиках для вимірювання в діапазоні кімнатних температур.
Напівпровідникові терморезистори (термістори) мають негативний або позитивний температурний коефіцієнт опору, значення якого при 20 0C складає (2 ... 8) * 10-2 (0C) - 1, тобто на порядок більше, ніж у міді і платини. Напівпровідникові терморезистори при дуже малих розмірах мають високі значення опору (до 1 МОм). В якості полуприем. матеріалу використовуються оксиди металів: напівпровідникові терморезистори типів КМТ - суміш окислів кобальту і марганцю і ММТ - міді та марганцю.
Напівпровідникові датчики температури мають високої стабільністю характеристик у часі і застосовуються для зміни температур в діапазоні від - 100 до 200 0С.
Термоелектричні перетворювачі (термопари) - принцип дії термопар заснований на термоелектричному ефекті, який полягає в тому, що при наявності різниці температур місць з'єднань (спаїв) двох різнорідних металів або напівпровідників в контурі виникає електрорушійна сила, звана термо електрорушійної (скорочено термо-ЕРС). У певному інтер валі температур можна вважати, що термо-ЕРС прямо пропор циональном різниці температур? T=Т1 - Т0 між спаєм і кінцями термопари.
Сполучені між собою кінці термопари, що занурюються в середу, температура якої вимірюється, називають робочим кінцем термопари. Кінці, які знаходяться в навколишньому середовищі, і які зазвичай приєднують проводами до вимірювальної схемою, називають вільними кінцями. Температуру цих кінців необхідно підтримувати постійною. При цьому умови термо-ЕРС Ет буде залежати тільки від температури T1 робочого кінця.
вих=EТ=С (Т1 - Т0)
де С - коефіцієнт, що залежить від матеріалу провідників термопари.
Створювана термопарами ЕРС порівняно невелика: вона не перевищує 8 мВ на кожні 100 0С і зазвичай не перевищує за абсолютною величиною 70 мВ. Термопари дозволяють вимірювати температуру в діапазоні від - 200 до 2200 0С.
Найбільше поширення для виготовлення термоелектричних перетворювачів отримали платина, платинородій, хромель, алюмель.
Термопари мають наступні переваги: ??простота виготовлення і надійність в експлуатації, дешевизна, відсутність джерел живлення і можливість вимірювань у великому діапазоні температур.
Поряд з цим термопар властиві і деякі недоліки - менша, ніж у терморезисторів, точність вимірювання, наявність значної теплової інерційності, необхідність введення поправки на температуру вільних кінців і необхідність у застосуванні спеціальних сполучних про...
