Класифікація термодатчиків
ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ ТЕРМОДАТЧИКІВ НА АКУСТИЧНИХ ХВИЛЯХ
Аналіз можливих варіантів побудови датчиків акустичних хвиль
КОНСТРУКЦІЯ ТА ПРИНЦИП ДІЇ термодатчика НА АКУСТИЧНИХ ХВИЛЯХ
ВИЗНАЧЕННЯ НЕОБХІДНИХ ПАРАМЕТРІВ, ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА ПОВЕРХНЕВІ АКУСТИЧНІ ХВИЛІ В ПАСИВНИХ ЕЛЕМЕНТАХ
ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА. РОЗРАХУНОК ВАРТОСТІ ВИРОБНИЦТВА
ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА. ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПАХ СТРУКТУР
ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА. ЗАХИСТ ВІД ВРАЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИМ СТРУМОМ
Навигация
Класифікація термодатчиків
Розробка датчика температур на акустичних хвилях
109443
знака
15
таблиц
38
изображений
1.2 Класифікація термодатчиків
Оскільки інформація про нові типи вимірювачів не завжди є повною та містить комерційну таємницю, для визначення сучасного рівня та основних орієнтирів у розробці таких датчиків скористаємось відомостями про класичні серійні термодатчики, якими є термометри опору. Згідно ГОСТ 6651-78 термометр опору використовується для перетворення температури в діапазоні -200...+1100 С в опір.
Найчастіше використовуються термоопори 3-х типів:
- платинові (ТОП)
- мідні (ТОМ)
- напівпровідникові (ТОП)
Платинові ТЕ мають високостабільний температурний коефіцієнт опору ТКО, гарну відтворюваність властивостей.
Функція перетворення ТОП має вигляд.
Платина:
RT=R0(1+AT+BT2), при TЄ(0 ÷ 650) ˚С
R0- опір при Т0=0˚С;
Т- поточна вимірювана температура, ˚С;
А=3,90784х10-3К-1;
В=5,7841х10-7К-2;
RT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3],
при TЄ(-200…0)˚С, де С=-4,482х10-12К-4.
Мідні ТО широко поширені завдяки своїй дешевині й лінійній залежності ТКО від температури.
Мідь:
RT=R0(1+αRхТ), при TЄ(-50…200)˚С ;
αR=4,26х10-3ДО-1 –ТКО першого порядку мідного ТЕ;
R0- опір при Т0=0˚С;
Т- поточна вимірювана температура, ˚С;
Напівпровідникові терморезистори відрізняються від металевих меншими габаритами й більшими значеннями ТКО.
ТКО напівпровідникових терморезисторів негативний і зменшується зворотньопропорційно квадрату абсолютної температури: α=В/Т2. При 20˚С ТКО становить 0,02 ÷ 0,08 К-1.
Температурна залежність опору ТСП (рис. 1.2 крива 2) досить добре описується формулою Rθ=AeВ/T, де Т – абсолютна температура, А – коефіцієнт, що має розмірність опору, В - коефіцієнт, що має розмірність температури. На рис.3 для порівняння наведено температурну залежність для мідного терморезистора (пряма 1).
Якщо для використаного перетворювача не відомі коефіцієнти А и В, алі відомі опори R1 й R2 при Т1 і Т2, то опір і коефіцієнт В для будь-якої іншої температури можна визначити зі співвідношень:
Рисунок 1.2
Недоліками напівпровідникових терморезисторів, що істотно знижують їхні експлуатаційні якості, є нелінійність залежності опору від температури (рис. 1.2) і значний розкид від зразка до зразка як номінального опору, так і постійної В.
1.3 Конструкції й технічні характеристики сучасних датчиків
По конструктивному виконанню металеві, мідні й платинові ТО діляться на дві великі групи:
- средовищні (що занурюють) ТО, призначені для внутрішнього вимірювання температури рідких, газоподібних і сипучих середовищ у різних галузях техніки;
- поверхневі ТО, призначені для виміру температури поверхні твердих тіл на які безпосередньо встановлений ТО.
Конструкція термометра опору типу ТОП-6097, призначеного для вимірювання температури газоподібних або рідких хімічно неагресивних й агресивних середовищ у діапазоні від -50 до +250 , показана на рис.1.3. Чутливий елемент 1 платинового термометра являє собою керамічний каркас, у канали якого поміщено спіраль із платинового дроту. Кінці спирали приварені до виводів, через які чутливий елемент з'єднаний із трьохжильним кабелем. Канали каркаса засипані керамічним порошком й герметичні. Захисна арматура 2 термометра являє собою зварну конструкцію зі сталевої сурми й штуцера. Місце сполучення чутливого елемента з кабелем закривається ковпаком 4 із прес-матеріалу АГ-4В, угвинченим у верхню частину штуцера 3, і заливається компаундом.
Показники теплової інерційності промислових термометрів становлять 10÷60с і визначаються так саме, як і для термопар. Виключення становлять термометри, призначені для вимірювання температури газу; для них показник теплової інерційності визначається як постійна часу при зануренні термометра в потік повітря, що має постійну швидкість 0,5 м/с.
 |
Рисунок 1.3 Конструкції традиційних термодатчиків
Поверхневі термоперетворювачі відрізняє висока надійність, малі розміри, матеріалоємність, поліпшені показники теплової інерції. Термоопори стійкі до вібрації й зберігають працездатність при вологості до 98 %. Не вимагають складних монтажних робіт при установці на об'єкті. При установці на труби або радіатори дозволяють із низькою тепловою інерцією виміряти температуру енергоносія. Практично незамінні для труб малого діаметра, де установка середовищних перетворювачів ускладнена або економічно недоцільна.
ЧЕ термоперетворювачів групи 2 виконані у вигляді плоскої одношарової біфілярної спіралі, закріпленої між двома пластинами зі склотканини. Товщина такого ЧЕ не перевищує 0,15мм. Виводи перетворювача 2-1 – плоскі у вигляді пелюстків. Перетворювачі 2-3, 2-7 конструктивно виконані на базі моделі 2-1, деталі повторюємо із закладенням виводів у корпусі із пресматеріала АГ-4У (2-3) або високотемпературного клейового заливання (2-7). Термоперетворювачі 2-1, 2-3, 2-7 рекомендуються для вимірювання температури поверхонь обмоток, підшипників, електродвигунів і генераторів, а також поверхонь труб будь-якого діаметра. Термоперетворювач 2-9 призначений для виміру температури зовнішнього повітря й температури в приміщеннях.
Поверхневі ТО найбільш використовуються в сучасних вимірювальних перетворювачах і різних бортових вимірювальних системах як датчики температури для визначення поточної температури бортового засобу вимірювання з метою наступної алгоритмічної компенсації його систематичних додаткових температурних похибок.
В Україні АТ «Чезара» робить мідні й платинові середовищні й поверхневі ТО (таблиця 1, 2).
У таблиці 3 у скороченому об’ємі наведені параметри номінальних СГХ мідних і платинових ТО. Зроблені заводом-виробником ТО після їх статичного градуювання розподіляються на п'ять класів точності. Критеріями розподілу є припустимі відхилення опору R0 при Т0=0˚З і чутливості S100=R100/R0, обумовленої як відношення опорів при Т=100˚З і Т0=0˚С. Величини припустимих відхилень наведені в табл. 4.
Таблиця 1 Основні технічні характеристики поверхневих ТО виробництва АТ «Чезара»
| Технічна характеристика | Тип, марка ТЕ | ||||||
| Мідний ТОМ | Платиновий ТОП | ||||||
| ТМ-221 | ТМ-006 (ТМ-104) | ТМ-232 | ТЭМ | ТП-018 (025) | ТП-033 | ||
| 1. Діапазон вимірюваних температур, °З | -50... …+200 | -196... …+200 | -130... …+200 | -196... …+200 | -260... …+300 | -50... …+1000 | |
| 2 Номінальний опір R0 при Т0=0°С, Ом | 53; 100; 200 | 53; 60; 100 | 53; 100 | 53; 60; 100 | 60; 100; 500 | 15; 25; 34 | |
| 3. Тип номінальної СГХ за ГОСТ 6651-94 | гр. 23; 100 М; 200 М | гр. 23; 100 М | гр. 23; 100 М | гр. 23; 100 М | 50 П; 100 П; 500 П | 15 П; 25 П; 35 П | |
| 4. Похибка індивідуальної СГХ, не більше, °З | 0,5 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 0,5 | ||
| 5. Показник теплової інерції, не більше, с | 0,5 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | |
| 6. Гарантійний термін, років | 12 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 7. Габаритні розміри, мм (маса, гр.) | 10 х 6 (1) | 20 х 32 (2,5) | 10 х 20 (1,5) | (0,5) | (8) - ТП-018 (0,5) - ТП-025 | 49 х 23 (10) | |
| 8. Конструктивні виконання, згідно малий..2. | Тип 1 Підкладка- ситал | Тип 1 Підкладка- склотканина | Тип 1 Підкладка- склотканина | Тип 1 Підкладка- склотканина | Тип 1 ТП-018 пластм. корпус | Тип 1 | |
| 9. Особливості застосування | Для плоских поверхонь | ТМ-006 для плоских поверхонь; ТМ-104 для поверхонь із R=7...100мм | Для поверхонь із R≥10мм | Для плоских поверхонь | Для плоских поверхонь ТП-018 у пластмасовому корпусі | Для плоских поверхонь | |
Примітка: 1. СГХ - статична градуювальна характеристика;
Допуск на величину номінального опору R0 (по п. 2) не більше ±0,5 Ом.
Таблиця 2 Основні технічні характеристики середових ТО виробництва АТ «Чезара»
| Технічна характеристика | Тип, марка ТО | |||
| Мідний ТОМ | Платиновий | ТОП | ||
| ТМ-168 | ТМ-166 | ТП-198 (ТП-227) | ТП-165 (ТП-175) | |
| 1. Діапазон вимірюваних температур, °З | -196... …+200 | -196... …+200 | -260... …+200 | -260... …+300 |
| 2 Номінальний опір R0 при Т0=0°С, Ом | 100 | 100 | 100, 500 | 100 |
| 3. Тип номінальної СГХ за ДЕРЖСТАНДАРТ 6651-94 | 100 М | 100 М | 100 П, 500П | 100 П |
| 4. Похибка індивідуальної СГХ, не більше, °С | 0,5 | 0,5 | 0,5 0,1 у діапазоні -260...0С | 0,5 |
| 5. Показник теплової інерції, не більше, с | 5 | 5 | 3 (ТП-198) 0,5(ТП-227) | 5 |
| 6. Гарантійний рядків, років | 15 | 15 | 12 | 10 |
| 7. Габаритні розміри, мм (маса , гр.) | (20) | (80) | (74 - ТП-198) (12 - ТП-227) | (80 - ТП-165) (20 - ТП-175) |
| 8. Особливості застосування й конструкції | Для неагресивних рідин і газів. Кріплення- двома гвинтами. Негерметичний. | Для неагресивних рідин і газів під тиском до 200 кг/див2. Кріплення- різьба М16-1. Герметичний. | Для криогенних рідин. Герметичний. | Для неагресивних рідин і газів, ТП-175 негерметичний. ТП-165 герметичний при тиску до 200 кг/див2. |
Таблиця 3
Параметри номінальних СГХ мідних і платинових ТО
| Тип термометра | Номінальний опір при 0°С, Ом | Позначення градуювальної характеристики | Діапазон температур, °С |
| ТОП | 1 5 10 (46) 50 100 500 | 1П 5П 10П (гр. 21) 50П 100П 500П | -50...+1100 -100...+1100 -200... +1000 -260... +1000 -260...+ 1000 -260...+1000 -260...+300 |
| ТОМ | 10 50 (53) 100 | 10М 50М (гр. 23) 100М | -50...+200 -50...+200 -50...+180 -200...+200 |
Таблиця 4
Припустимі відхилення номінальних СГХ мідних і платинових ТО
| Тип термометра | Клас точності | Параметр термометра | ||||
| ΔR0/ R0, % | S100=1,3910 | S100=1,4280 | ||||
| +a | -b | +a | -b | |||
| ТОП | I | II | III | |
| IV | V | ±0.05 | ±0.1 | |
| ±0.2 | ±0.4 | ±0.8 | 0,0015 | 0,0005 |
| 0,0010 | 0,0020 | 0,0030 | ||
| 0,0050 | – | ТОМ | I | II |
| III | IV | V | – | |
| ±0.1 | ±0.2 | ±0.5 | ||
| ±1.0 | – | – | 0,001 | 0,002 |
| 0,003 | 0,005 |
Будь які інші вимірювачі температури для того, щоб бути готовими до широкого використання, повинні відповідати представленим характеристикам. Зорієнтуємось на досягнення розробленим термодатчиком показників серійних термометрів: діапазон вимірювання термодатчиків на пасивних ПАХ-елементах –50 …+200°С, похибка вимірювання 0,5%, показник теплової інерційності 5 с, габаритні розміри 14´17 мм.
Вимірювальний ланцюг також матиме класичну схему (рис.5) ТО в складі чутливого до температури первинного перетворювача (ПП) та вторинного перетворювача (ВП) вихідної характеристики термодатчика до потрібного вигляду:
Т [˚C] R(T) [Ом]
U(T) [В]
Рисунок 1.4 Структурна схема термодатчика
ВП, як правило, є потенціометричним або мостовим вимірювальним ланцюгом (ВЛ) постійного струму, що здійснює перетворення опору ТО R(T) у вихідну електричну напругу постійного струму пропорційну вимірюваній температурі. Для термодатчика на пасивних ПАХ елементах ВП є передавачем та приймачем радіосигналу.
Похожие работы
... і працездатності людини в процесі труда. Максимальне зменшення числа шкідливих впливів, створення комфорту — от головні задачі охорони праці. Тема дипломної роботи — “Моделювання процесу обробки сигналів датчика у вихровому потоковимірювачі”. Машинний зал ПЕОМ є помешканням з підвищеною небезпекою поразки людини електричним струмом, тому що в даному помешканні присутня можливість одночасного ...
... різця й шорсткості обробленої поверхні; - розробити методику оцінки й визначити ймовірність руйнування різців, які оснащені круглими алмазно-твердосплавними пластинами. Об'єкт досліджень – процес чистового та напівчистового точіння силумінів різцями, які оснащені АТП. Предмет досліджень – надійність інструментів з алмазних композиційних НТМ на прикладі АТП, реєстрація та аналіз сигналів АЕ. ...
... році розмір прибутку вже складав 205,7 тис. грн. при рівні рентабельності 19,7%. 2. Мета і задачі дослідження Об'єктом дослідження є паливо для карбюраторних двигунів. Метою проведених дослідів є збільшення октанового числа бензину та зменшення загазованості оточуючого середовища. Для цього розроблена технологія та установка отримання сумішного палива в умовах агровиробництва. Розроблена ...
... джерелом живлення і об'єднаний з мініатюрним радіопередавачем сигналів тривоги. Приймальна станція контролює до 99 датчиків. Фірма Sensor Electronics (Великобританія)випускає різні | бистророзгортувальні |периметральні| системи з пасивними ІЧ-ДАТЧИКАМИ|. На рис.25 показана одна з таких систем — портативний комплекс AutoGuard. Система містить в своєму складі від 8-ми до 24-х бездротових ІЧ- ...
0 комментариев