Температурен сензор: принцип на работа, мерење и температурен опсег

Модерното производство е едноставно незамисливо без автоматизација на разни технолошки процеси. Почнувајќи од нуклеарната централа и завршувајќи со автомобили, секаде можете да ги најдете елементите на автоматска контрола и регулирање на потребните параметри. Притисокот, аголната и линеарната брзина, температурата и многу други параметри треба да се следат за поефикасно функционирање на целото производство или машина.

Меѓу вкупниот број на контролирани параметри, околу половина е зафатена со мерење и контрола на температурата. И еден Од најважните детали за целиот систем е сензорот. Врз основа на фактот дека условите и температурните опсези можат да варираат во голема мера, сензорите и основните конвертори се изведуваат со различни својства и квалитети во зависност од технолошките барања.

Самиот сензор за температура е уред способен за добивање на измерена вредност и конвертирање во сигнал за последователна обработка и контрола од страна на мониторинг уред. Едноставно кажано, тоа е една од големината конвертор (температура) во друга вредност (електрична струја, отпор) кој е способен за обработка на уред (на пример, температура контролер) и врз основа на добиените податоци за извршување на акцијата за која е создадена од самиот уред. На пример, ако температурата е поголема од поставената температура, уредот може да го исклучи побудувачот за да го запре изворот на греење (медиум).

Видови на температурни сензори

Имајќи предвид дека условите и мерните опсези за различни задачи можат да варираат во голема мера, а барањата за мерење на различни температурни параметри варираат, соодветно, и за извршување на различни задачи на термички конвертор мора да ги исполнуваат овие услови и одредени барања. Затоа, тие можат да бидат различни и да користат различни својства на материјалите. Така, сензорите се:

• Полупроводнички;
• Терморезистивни;
• Акустична;
• Термоелектрични;
• Пиезоелектрик;
• Пирометри.

Накратко опишете ги карактеристиките на секоја од нив, за да можете да замислите во кои случаи е неопходно да се користи овој или оној уред.

Полупроводнички термоелектрични

Термички конвертори од овој тип се во побарувачка во производството, бидејќи тие се евтини и прилично точни инструменти со ниска грешка. Под влијание на температурата, таков сензор ги регистрира промените во својствата на p-n раскрсницата. Тука може да се користи речиси секоја диода или биполарен транзистор. Високата точност на сензорите за полупроводнички температури се постигнува поради зависноста на напонот на транзисторот на апсолутната температура.

Терморезистивни термоелектрични конвертори

Главните предности на ваквите температурни сензори се нивната издржливост, стабилност и висока чувствителност. Тие совршено се вклопуваат во речиси секоја шема.

Работата на таквите термопарови се заснова на промена на отпорот предизвикан од температурата на проводник или полупроводник. Едноставно кажано, тие содржат во нивниот дизајн термистор, што реагира на промената на медиумот што треба да се мери.

Во зависност од материјалот што се користи во терморезистивните температурни сензори, тие се поделени на:

1. Силиконски резистивни, кои се карактеризираат со долгорочна стабилност и висока точност.
2. Резистивни температурни детектори, кои се карактеризираат со висока стабилност, сила и точност. Нивната работа е базирана на способноста на металите да го променат својот отпор кога се изложени на температура. Почесто во такви сензори се користи платина или бакар, а при следење на особено високи температури се користи волфрам. Нивниот единствен недостаток е релативно високата цена.
3. Работата на термисторите се заснова на употребата на соединенија на метални оксиди. Тие се користат само за апсолутни мерења на температурата. Главниот недостаток е потребата за калибрација и фрагилност.

Акустични безконтактни уреди

Овој тип на температурен сензор се користи првенствено за мерење на високи температури. Принципот на нивното работење се базира на промена на карактеристиките на звукот на различни температури. Е таков температурен сензор од приемникот и радијаторот. Звукот, поминувајќи низ медиумот кој се испитува, влегува во приемникот, каде што неговите параметри се фиксираат, а температурата се одредува врз нивна основа.

Акустичните термички сензори често се користат во медицината и каде што е невозможно да се измери температурата преку контакт методи. Една од нивните главни недостатоци е ниската точност на измерените температури и високата грешка поради дополнителни карактеристики.

Термоелектрични сензори

Термоелектричните сензори, или, едноставно, термопарите се карактеризираат со широк спектар на измерени вредности - од -200 до 2200 степени Целзиусови. Во исто време, нивните способности зависат од употребените материјали. Така, термопарите направени од основни метали овозможуваат мерење температура до 1100 ° C, со благородна до 1600 ° C, и за мерење на многу високи термички режими, се користат термопарови со огноотпорни метали како што се волфрам.

Принципот на термоелектричната сензор се базира на ефектот Seebeck, односно. Е. Користи крстосници различни метали формирање на затворен циклус, каде што на електрична струја кога сајтови раскрсницата имаат различни температури. Термопар се состои од два краја: работен и бесплатен. Првиот е потопен директно во работната средина, а вториот не е. Така, постои температурна разлика на која се појавува како излезен напон кој е фиксна multivoltmetrom често се вклучени во пакетот со термоелектрична сензор.

Пиезоелектрични кварцни уреди

Принципот на работа на пиезоелектричниот сензор за температура се базира на употребата на кварц пиезорезонатор. Пиезо-материјалот што се користи во него ја игра улогата на резонатор. Кога се применува електрична струја, тоа материјалот почнува да флуктуира под влијание на различни термички режими, и фреквенцијата на осцилацијата исто така се менува, што е основа на пьезоэлектричните сензори.

Бесконтактни пирометри со термопарови

Бесконтактните сензори кои можат да детектираат топлинско зрачење од загреани тела се нарекуваат пирометри. Погодноста на таквите уреди лежи во фактот дека нема потреба да се става директно во околината. Сепак, без директен контакт, точноста на нивните индикации е релативно ниска, бидејќи може да има несакани ефекти кои влијаат на читањата.

Постојат три вида пирометри:

1. Интерферометриски пирометри емитуваат две зраци кои минуваат еден низ медиумот, а вториот е контролниот. Два од овие зраци паѓаат на силиконскиот сензор, по што се споредуваат рефракцијата и должината на зраците кои се директно зависни од загревањето на медиумот.
2. Флуоресцентни топлински сензори работат на покомплексен принцип: на површината, каде што е потребно да се измери количината на топлина, се применуваат компонентите базирани на фосфор. После тоа, објектот се подложува на ултравиолетово пулсова радијација, како резултат на што се случуваат одредени реакции, а зрачењето се анализира.
3. Сензори кои содржат решенија, може да ја смени бојата под влијание на температурите. Кобалт хлоридот, кој се користи во таквите пирометри, кога е во контакт со медиумот кој се мери, е способен да го менува спектарот на бои во зависност од степенот на греење. Така, количината на светлина која минува низ решението овозможува да се измерат потребните термопараметри.

Правила за избор

Сите горенаведени сензори совршено ги извршуваат своите функции во рамките на наведените граници. Сепак, мора да се разбере дека е неопходно да се изберат и да се користат засновани на барањата во одреден случај.

Затоа, при изборот на одредена термоспојка вреди да се обрне внимание на следните точки:

1. Вредноста на температурниот опсег.
2. Можност за потопување на сензорот во медиумот за мерење. Ако ова не е можно, тогаш треба да се прибегне кон пирометри или акустични сензори.
3. Условите за мерење се една од најважните точки при изборот на сензор. Овде е потребно да се разгледа не само агресивноста на животната средина, но, исто така, параметри, како што се притисок, влажност, итн Затоа, треба да се изберат или близина прекинувачи или во отпорни на корозија куќишта ...
4. Природата на излезниот сигнал секогаш треба да се земе предвид. Впрочем, некои термопарови можат веднаш да го претворат сигналот во степени, додека други го даваат само во големината на струјата.
5. Некои сензори се прилично нестабилни и краткотрајни, што исто така вреди да се земат предвид. Затоа, ако е потребна долга работа без замена и калибрација, тогаш оваа нијанса исто така мора да се земе предвид.
6. Тоа ќе биде излишно при изборот на сензор за одредени потреби да се обрне внимание на времето на одзив, резолуција и грешка, работен напон, тип на домување.

Имајќи ги предвид сите горенаведени нијанси, можно е да се избере сензор кој целосно ги исполнува неговите карактеристики во одредена ситуација и за конкретни задачи.