Физические основы измерительных преобразователей (63332)

Посмотреть архив целиком

Cевастопольский Национальный Университет ядерной энергии и промышленности








Контрольная работа по дисциплине

Контроль и управление химико-технологическими процессами


Тема:

Физические основы измерительных преобразователей





Выполнил:Студент заочного отделения

Факультета ЯХТ

Д-34А

Бурак А.В.







Севастополь

2006


План


1. Тепловые преобразователи

2. Основные виды тепловых преобразователей

2.1 Термоэлектрические преобразователи

2.2 Применение термоэлектрических преобразователей в термометрах

2.3 Терморезисторы

Литература


1. Тепловые преобразователи


Тепловыми называют преобразователь, принцип действия которого основан на тепловых процессах. Естественная входная величина его – температура. К таким преобразователям относятся термоэлектрические преобразователи и терморезисторы. Термоэлектрические преобразователи часто называют термопарами.

ТЕРМОПАРА - термочувствительный элемент в устройствах для измерения температуры, системах управления и контроля. Состоит из двух последовательно соединенных (спаянных) между собой разнородных проводников или (реже) полупроводников. Если спаи находятся при разных температурах, то в цепи термопары возникает электродвижущая сила (термоэлектродвижущая сила), величина которой однозначно связана с разностью температур "горячего" и "холодного" контактов. ТЕРМОРЕЗИСТОР - проводник или полупроводник, сопротивление которого достаточно сильно зависит от температуры. Часто терморезистор называют просто термистором. Широкое применение получили полупроводниковые резисторы, электрическое сопротивление которых существенно убывает или возрастает с ростом температуры. Используются в измерителях мощности, устройствах для измерения и регулирования температуры и др.


2. Основные виды тепловых преобразователей


2.1 Термоэлектрические преобразователи


Принцип действия термоэлектрических преобразователей или термопар основан на явлении термоэлектрического эффекта, которое заключается в том, что в цепи из двух различных проводников (или полупроводников), соединенных между собой концами при разности температур соединений возникает ЭДС, называемая термоэлектродвижущей силой (термо-ЭДС). Такая цепь называется термоэлектрическим преобразователем или термопарой. Проводники, составляющие термопару, называются термоэлектродами, а места их соединения спаями. Рабочий конец термопары, помещенный в измеряемую среду, называют горчим спаем, а свободный (нерабочий) – холодным. Один из термоэлектродов называется термоположительным, а второй – термоотрицательным. Термоположительным называют тот проводник, от которого термоток течет в холодном спае, а термоотрицательным – тот проводник, к которому течет термоток в том же холодном спае.

При небольшом перепаде температур между спаями термо-ЭДС пропорциональна разности температур. Величина термо-ЭДС зависит только от природы проводников и от температуры спаев и не зависит от распределения температур между спаями.

Явление термоэлектричества принадлежит к числу обратных явлений. Если через цепь, состоящую из двух различных проводников или полупроводников, пропустить электрический ток, то в одном спае выделяется тепло, а на другом поглощается.

В разнородных проводниках количество свободных электронов на единицу объема различно.

Обозначим , – плотность свободных электронов соответственно в проводниках и . Пусть > . При соединении проводников в спаях происходит диффузия электронов из термоэлектрода в термоэлектрод . В результате термоэлектрод заряжается положительно, а термоэлектрод – отрицательно.

В спаях возникает электрическое поле, т.е. ЭДС. Обозначим эти ЭДС: - в спае 1, - в спае 2.

В замкнутой цепи из двух разнородных проводников образуется 2 ЭДС, направленные встречно.

Результирующая ЭДС:


(1)


Диффузия электронов, а следовательно и возникающая ЭДС, в спае очень сильно зависит от температуры. Если спаи 1 и 2 находятся при одинаковой температуре, то результирующая ЭДС в цепи равна нулю:



Если спай 1 поместить в измеряемую среду, а спай 2 – в помещение, где температура t0 = const, то возникает результирующая ЭДС:



Если температуру в помещении поддерживать постоянной, то


(2)


В этом случае, измерив результирующую ЭДС () по выражению (2), можно определить и температуру в спае 1.

Зависимость (2) определяется экспериментально. Определение зависимости ЭДС термопары () от температуры рабочего спая при заданном значении свободного спая и для выбранных материалов термоэлектродов и называется градурировкой термопары.

Свободный спай термопары проходит через схему прибора. Измеряя ЭДС термопары (ЕТП) с помощью прибора и используя градуировочную таблицу, мы определяем температуру в рабочей точке 1.


Градуировочная таблица термопары платинородий-платина при температуре свободных концов 00С.

Т-ра рабоч. концов

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Термо-ЭДС в мВ

-20










-10










0










10










20










30










40










50










60










70










80










90










100











В соответствии с ГОСТ имеются термопары нескольких градуировок:

  1. Платинородий – платиновые.

Обозначение: гр.ПП-1

Пределы измерения температуры: -200 ÷ 13000С.

Чувствительность:


= 1,06 мВ/1000С.


Эти термопары самые точные, применяются в качестве образцовых, но они дорогие.

  1. Хромель – алюмелевые.

Обозначение: гр.ХА

Пределы измерения температуры: -2000 ÷ 10000С.

Чувствительность:


= 4,03 мВ/1000С.


  1. Хромель – копелевые.

Обозначение: гр.ХК

Пределы измерения температуры: -2000 ÷ 6000С.

Чувствительность:


= 8,3 мВ/1000С.


В особых случаях применяются нестандартные термопары, например, вольфраммолибденовые до t = 23000С.

В указанных пределах изменения температур для вышеперечисленных термопар зависимость ЕТП = еt (t) – K линейна.


2.2 Применение термоэлектрических преобразователей в термоэлектрических термометрах


Случайные файлы

Файл
169704.rtf
101404.rtf
187140.rtf
100311.rtf
5779-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.