Навигация
Вимірювання температури за допомогою термопар
37258
знаков
1
таблица
10
изображений
1.1.2 Вимірювання температури за допомогою термопар
Вимірювання температури за допомогою термоелектрики засноване на відкритті, зробленому Зеєбеком в 1921 році: якщо спаї двох різнорідних металів, що створюють замкнутий електричний ланцюг, мають неоднакову температуру, то в ланцюзі протікає електричний струм. Зміна знаку у різниці температур спаїв супроводжується зміною напряму струму. Під термоелектричним ефектом розуміється генерування термоелектрорушійної сили (термоЕРС), що виникає через різницю температур між двома з'єднаннями різних металів і сплавів.
Таким чином, термопара може утворювати пристрій (або його частину), що використовує термоелектричний ефект для вимірювання температури. У поєднанні з приладом електровимірювання термопара утворює термоелектричний термометр. Вимірювальний прилад або електронну вимірювальну систему підключають або до кінців термоелектродів або в розрив одного з них.
Використання термопар має наступні переваги: малий час відгуку (постійна часу може досягати 1 мс), малі розміри (до 12 мкм в діаметрі), простота виготовлення і довготривала стабільність, дешевизна, зручність монтажу, можливість вимірювання малих різниць температур. Термопари можуть забезпечувати високу точність вимірювання температури на рівні ±0,01°С. До недоліків можна віднести малу напругу на виході, низьку чутливість і необхідність мати опорну температуру. Термопари можна зробити настільки малими за розмірами, що вони вміщатимуться всередині катетера або підшкірної голки [1].
1.1.3 Безконтактна термометрія
Метод безконтактного вимірювання температури (БВТ) (пірометрії) заснований на відомому співвідношенні між температурою об'єкту і характеристиками його випромінювання. Ця властивість дозволяє проводити вимірювання температури тіла без фізичного контакту з ним.
Медична термографія дає можливість вимірювати температуру різних ділянок тіла з точністю до декількох десятих кельвіна. Важливість отриманої інформації пояснюється тим, що температура шкіри в даній точці залежить від локальних клітинних процесів і від кровопостачання даної ділянки тіла. Термографія використовується для локалізації і визначення ступеня порушень при артриті, для визначення глибини ураження тканин при обмороженнях і опіках і для виявлення різних порушень периферійного кровообігу, таких як венозний тромбоз, оклюзія сонної артерії та ін [1].
У реальних умовах на достовірність результатів БВТ впливають неідеальність об'єкту вимірювань, середовище поширення випромінювання, наявність паразитних джерел та ін. У структурі радіометричного ланцюга (рис. 1.1) реальний об'єкт представлений у вигляді абсолютно чорного тіла (АЧТ), сигнал якого проходить через ланку з коефіцієнтом випромінювання ε (λ, Т, φ, х, у) < 1, що визначається станом поверхні, формою, матеріалом об'єкту і є складною функцією довжини хвилі, температури, напрямку поширення для даної координати поверхні.
Рисунок 1.1 – Структурна схема радіометричного ланцюга
При поширенні випромінювання з корисним сигналом сумується випромінювання фону і завад (широкосмугові при наявності інших нагрітих тіл або вузькосмугові від газів, що горять). Параметри середовища поширення, що вносить вибіркове ослаблення сигналу в різних спектральних інтервалах, і їх флуктуації залежать від температури, тиску, компонентного складу і концентрації газів, наявності дисперсних включень і т. п. Необхідно враховувати також характеристики оптичної системи і приймача випромінювання.
Через велику кількість чинників підходити до рішення задачі визначення температури найбільш доцільно зі статистичної точки зору [2].
1.1.4 Оптоволоконні термодатчики
На рис. 1.2 зображено схему напівпровідникового зонда для вимірювання температури на основі арсеніда галію GaAs. Невеликий монокристал бездомішкового GaAs, виготовлений у вигляді призми, закріплений за допомогою епоксидної смоли на кінці двох сполучених разом оптоволоконних світлопроводів. Розміри датчика і світлопроводів повинні бути достатньо малими, щоб разом із захисним ковпачком їх можна було помістити в точку вимірювання. Один зі світлопроводів передає світло від світлодіода до датчика. Світло проходить через кристал GaAs і потім по другому світлопроводу передається у вимірювальний пристрій. При проходженні через напівпровідник частина енергії випромінювання поглинається, причому ця енергія передається електронам, які через це зможуть перестрибнути через заборонену зону з валентної зони в зону провідності. Ширина забороненої енергетичної зони сильно залежить від температури напівпровідника, тому при підвищенні температури кількість енергії, що поглинається, зростає.
Такі неметалічні зонди особливо зручні для вимірювання температури в сильних електромагнітних полях, які можуть використовуватися для нагрівання тканин при лікуванні раку або обігріві пацієнта [1].
Рисунок 1.2 – Структура оптоволоконного напівпровідникового зонду для вимірювання температури на основі датчика з арсеніда галію
Похожие работы
... 4. екологію; 5. соціальні аспекти; 6. питання безпеки. 2. Теоретична частина 2.1 Амперметри, міліамперметри, мікроамперметри і гальванометри Амперметри — це прилади для вимірювання електричних струмів. Залежно від величини вимірюваного струму можуть бути дещо відмінними і їхні назви: міліамперметр, мікроамперметр. Міліамперметр має границю вимірювань струму меншу, ніж один ампер, а ...
... й нижче. Ці коливання супроводжуються значним потовиділенням і спостерігаються при сепсисі. Хвилеподібна гарячка. Спостерігається хвилеподібна зміна температури – тривалі періоди підвищення температури змінюються періодами нормальної температури тіла. Гарячка неправильного типу. Добові коливання різнорідні, різної тривалості. Спостерігається при ревматизмі, дизентерії, грипі, сепсис. Гарячка ...
... ї зони та обмеження доступу до неї людей. На підприємстві згідно з вимогами законодавчих та інших нормативно-правових актів з питань захисту населення і територій від надзвичайних ситуацій та охорони праці повинні бути розроблені і затверджені роботодавцем: - план попередження надзвичайних ситуацій, у якому визначаються можливі аварії та інші надзвичайні ситуації техногенного та природного ...
... можна залишати без догляду, доки її не огляне лікар, оскільки у неї не виключається розвиток негативних процесів, які можуть призвести навіть до зупинки серця. Тема – 2.1.10. Правові основи безпеки життєдіяльності Становлення суверенної України повинно супроводжуватися створенням безпечного стану довкілля, виробництва, побутових умов для життєдіяльності людини. Основне місце в цьому процесі ...
0 комментариев