Меню

Прибор для измерения температуры двигателя насоса



Прибор для измерения температуры двигателя насоса

Измерение температуры в двигателе

При испытании двигателей применяют сле­дующие приборы для измерения температуры:

1. Термометры расширения, главным образом ртутные.

2. Термометры манометрические, основанные на зависимости между температурой и давлением паров жидкости или газа.

3. Термометры сопротивления, основанные на зависимости изменения электрического сопротивления проводников от температуры.

4. Термоэлектрические пирометры, основанные на использовании термоэффекта.

5. Пирометры излучения.

Ртутные стеклянные термометры применяются для измерения темпера­туры охлаждающей воды, смазочного масла и иногда выпускных газов. Для измерения температуры выпускных газов двигателя применяют тер­мометры со шкалой до 500° С. Поправка на «выступающий столбик» произ­водится по следующей формуле:

где t и — исправленное значение температуры;

t т — показание термометра;

n — число делений шкалы термометра, выступающего наружу;

t ст — температура выступающего столбика ртути, которая замеряется с помощью вспомогательного термометра, или ее принимают рав­ной окружающей среде.

Манометрические термометры в зависимости от рабочей жидкости при меняются для измерения температур в интервале: от 46 до 150° С (рабочая жидкость — метиловый спирт), от —40 до 400° С (рабочая жидкость — ксилол) и от —30 до 550° С, (рабочая жидкость — ртуть).

Такой термометр состоит (рис. 201) из термобаллона 1, погружаемого в измерительную среду, капиллярной трубки 2 и манометра 3. Термобал­лон, капиллярная соединительная и манометрическая трубки заполняются рабочим веществом: жидкостью, паром или газом. Давление рабочего веще­ства в этой системе будет изменяться в зависимости от температуры термо­баллона, т. е. измеряемой среды. Манометр, показывающий давление в си­стеме, градуируют в градусах температурной шкалы.

Манометрические термометры изготовляются с капиллярными трубками длиной до 75 м. Погрешность измерения не превышает 2%.

Термоэлектрические пирометры основаны на использовании явления возникновения электродвижущей силы в цепи разнородных проводников при наличии разности температур между одним спаем и другим. Состоят пирометры из термопары и электроизмерительного прибора.

На рис. 202 приведена схема термоэлектрического пирометра, состоя­щая из термопары с горячим спаем 1 и двух холодных спаев 2 и 3; к термо­паре присоединен гальванометр Г. Температура холодных спаев должна быть ровной и неизменяющейся, для чего их отводят в зону нормальной по­стоянной температуры. Наиболее распространенными стандартными термо­парами являются:

При измерении температуры выпускных газов двигателя термопара должна располагаться против потока газов, как это показано на рис. 203.

Современные судовые дизели оборудуются пирометрическим прибором, состоящим из нескольких термопар, позволяющих измерять температуру выпускных газов каждого ци­линдра двигателя. Термопары вместе с гальванометром дол­жны периодически тариро­ваться.

Поправка, учитывающая отклонение температуры холодного спая от температуры его при тарировке, может быть определена по следующей фор­муле:

где t — температура холодного спая при тарировке в 0 С;

t ? — температура холодного спая при использовании пирометра для измерения температуры выпускных газов двигателя в 0 С;

k — поправочный коэффициент термопары по заводским данным.

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

30.10.2011

Классификация контрольно-измерительных приборов. Основные понятия техники измерений

Судовые контрольно-измерительные приборы (КИП) служат для контроля за параметрами судовых энергетических установок (СЭУ), источников электрического тока и общесудовых систем.

На судах используются следующие КИП: электрические и электронные приборы постоянного и переменного тока, механические приборы, рабочей средой которых является жидкость или газ, приборы преобразующие неэлектрический параметр (давление, температуру, уровень жидкости, линейное перемещение, частоту вращения, и др.) в электрический (э. д. с., напряжение, ток, сопротивление), тепловые, электронные с электронно-лучевой трубкой, акустические и т. д.

По назначению, КИП подразделяются на приборы для измерения следующих параметров: давления и разрежения, температуры, частоты вращения, крутящего момента и мощности, уровня жидкости, расхода (пара, газа, жидкости, электроэнергии), а также для анализа газа, воды, топлива, масла.

По способу отсчета, KИП разделяются на приборы:

  • показывающие: цифровые и аналоговые;
  • регистрирующие, автоматически записывающие на движущейся бумажной ленте или вращающемся бумажном диске в реальном времени значение контролируемого параметра (в соответствующем масштабе);
  • суммирующие (счетчики или интеграторы), служащие для определения суммарного количества проходящего через них вещества (водомер, газовый счетчик, счетчик электрической энергии, оборотов и т. п.);
  • комбинированные, в которых имеется шкала и стрелка, указывающая в каждый момент времени значение контролируемого параметра и соединенная с записывающим пером регистрирующей части прибора;
  • сигнализирующие, имеющие подвижный контакт на стрелке прибора и контактный ключ на шкале и служащие для включения световой или звуковой сигнализации при отклонении контрольного параметра за пределы уставки.

Измерение — это процесс сравнения измеряемой величины с величиной той же природы, принятой за единицу измерения. Измерения подразделяются на прямые, косвенные и совокупные. Основной характеристикой КИП является точность их показаний, т. е. степень, соответствия измеренной величины действительному значению.

При любых измерениях неизбежно некоторое расхождение между измеренным и действительным значениями величины, которое называется погрешностью прибора.
Погрешности показаний прибора подразделяются на инструментальную, абсолютную, относительную, приведенную и основную.

Инструментальная погрешность — погрешность измерения, зависящая от качества изготовления прибора. Вследствие износа, остаточных деформаций, загрязнений прибора она увеличивается с течением времени.

Абсолютной погрешностью показаний прибора ΔАабс называется разность между показанием прибора Апр и действительным значением измеряемой величины Ад (определяется образцовым прибором), выраженная в единицах измерения:
ΔАабс = ±(Апр – Ад).

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой. Ее определяют по графику поправок для данного прибора и алгебраически прибавляют к показаниям прибора для получения действительного значения измеряемой величины: Апр ± ΔАабс = Ад.

Относительной погрешностью показаний прибора ?Аотн называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины: ΔАотн = ΔАабс/Ад * 100%.

Приведенной погрешностью показаний прибора Априв называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к наибольшему значению, которое может быть измерено по шкале прибора: Априв = ΔАабс/Аш * 100%.

Установленный стандартами и нормами наибольший размер приведенной погрешности при определенных условиях работы прибора называется допустимой погрешностью.

Основной погрешностью прибора называется погрешность, определяемая при нормальных, неизменных условиях, точно соответствующих условиям градуировки прибора: температуре окружающей среды 20±5°С, давлению 1013 гПа (760 мм рт. ст.), нормальному положению прибора и т. д.

Величина основной погрешности определяет класс точности прибора. Например, приборы, приведенная погрешность измерения которых при нормальных условиях работы составляет ±0,2 %, ±0,5 %, ±2,5 %, ±4,0 %, имеют класс точности соответственно 0,2; 0,5; 2,5 и 4,0.

Читайте также:  Прибор для измерения переходного сопротивления заземляющих проводников

Обозначение класса точности ставится на шкале прибора в кружке.

С течением времени из-за износа подвижных частей, остаточных деформаций, загрязнений и механических повреждений погрешность приборов увеличивается. Поэтому периодически все КИП подлежат обязательной проверке.

По точности измерений КИП подразделяются на:

  • технические (стационарные и переносные);
  • контрольно-эталонные;
  • образцовые.

Технические КИП предназначенные для постоянного или периодического эксплуатационного контроля, соответствуют классу точности 1,5 и 2,5.

Стационарные КИП могут быть местного отсчета (устанавливают в том месте системы, где контролируется параметр) и дистанционного. В местных приборах визуального отсчета чувствительный элемент (ЧЭ), передаточный механизм, стрелка со шкалой либо просто шкала находятся в общем корпусе, укрепленном с помощью штуцера на трубопроводе или в резервуаре в месте измерения. В приборах дистанционного измерения ЧЭ находится в датчике, установленном непосредственно в месте измерения, а показывающий прибор — в некотором отдалении на пульте или приборном щите. Датчик и показывающий (вторичный) прибор дистанционного измерения соединены линией связи (в электрических — проводами, в механических — трубками). Связи могут быть сложными с включением в них преобразователей, усилителей или счетных устройств.

Переносные приборы подключают на промежуток времени необходимый для снятия показаний, например индикаторы, пиметры, максиметры, газоанализаторы и т. д.
Контрольно-эталонные приборы применяются для периодического контроля работы технических приборов (в соответствии с графиком проверок), имеют класс точности — 0,5 и 1,0.

Образцовые приборы высокого класса точности используются при проведении испытаний и наладок энергетических установок и систем, имеют класс точности — 0,35 и выше.

Источник

Датчики температуры

Содержание

Датчик температуры – это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или вещества, используя при этом различные свойства и характеристики измеряемых тел или среды. Основой действия температурных датчиков в автоматизированном управлении является изменение температуры в электрический сигнал. Это обуславливает преимущества электрических измерений: результаты легко передавать по сети, скорость передачи может быть достаточно высокой.

Датчики нельзя устанавливать в следующих местах:

  • где может происходить вибрация датчика или механическое воздействие на него;
  • во взрывоопасной среде;
  • в химически агрессивной среде;
  • с большими электрическими помехами;
  • с большим рабочим давлением, чем указано в технических параметрах.

Критерии выбора датчика:

  1. Диапазон рабочей температуры.
  2. Возможность погружения датчика в объект измерения или среду. Если это невозможно, то лучше выбрать пирометр или термометр.
  3. Условия проведения замеров. Если нужно измерять в агрессивной среде, то надо выбирать датчик в коррозионностойком корпусе, или бесконтактного типа. Также следует определить наличие давления, влажности и т. д.
  4. Время работы датчика до калибровки или замены. Многие датчики не могут долго и стабильно работать (термисторы).
  5. Величина сигнала выхода: существуют датчики, выдающие сигнал по току, или в градусах.
  6. Технические данные: стабильность, погрешность, разрешение, напряжение.

По принципу измерения все датчики измерения температуры подразделяются на:

  • термоэлектрические (термопары);
  • интегральные;
  • темрорезистивные (термометр сопротивления);
  • акустические;
  • пирометры;
  • пьезоэлектрические.

Термопары относятся к классу термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термо ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

Соединенные между собой концы термопары, погружаемые в среду, температура которой измеряется, называют рабочим концом термопары. Концы, которые находятся в окружающей среде, и которые обычно присоединяют проводами к измерительной схеме, называют свободными концами. Температуру этих концов необходимо поддерживать постоянной. При этом условии термо–ЭДС Еt будет зависеть только от температуры t1 рабочего конца.

где С – коэффициент, зависящий от материала проводников термопары.

Создаваемая термопарами ЭДС сравнительно невелика: она не превышает 8 мВ на каждые 100 °C и обычно не превышает по абсолютной величине 70 мВ. Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от –200 до 2200 °C.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

Термопара типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») подключаются к входу измерителей, регуляторов. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то вырабатывается термоЭДС которая, и подается на прибор. Поскольку термоЭДС зависит от разности температуры двух спаев датчика, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами ТХА, ТХК (термопреобразователями сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрическими преобразователями, датчиками температуры, термосопротивлениями) предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар ТХА, ТХК (термопреобразователей сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрических преобразователей) к датчику температуры (термопреобразователю) должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур от 0..100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарами (термоэлектрическими преобразователями, термопреобразователями сопротивления) и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора рекомендуется экранировать линию связи прибора с датчиком. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

  • простота изготовления;
  • надёжность в эксплуатации;
  • дешевизна;
  • отсутствие источников питания;
  • возможность измерений в большом диапазоне температур;
  • возможность измерения малых разностей температур;
  • возможность работы в агрессивных средах.
  • меньшая, чем у терморезисторов, точность измерения;
  • наличие значительной тепловой инерционности;
  • необходимость введения поправки на температуру свободных концов;
  • необходимость в применении специальных соединительных проводов.

Интегральные датчики температуры отличаются от других типов термодатчиков тем, что работают в диапазоне, обычно ограниченном температурой от –55 до 150 °С. Часть интегральных датчиков температуры имеет указанный диапазон измерения, часть имеет более узкий диапазон, что обусловлено либо используемым типом корпуса, либо сделано для снижения стоимости. Самой главной отличительной особенностью интегральных датчиков по сравнению с другими типами датчиков температуры является их богатая функциональность. Интегральный кремниевый датчик температуры включает в себя термочувствительный элемент – первичный преобразователь температуры и схему обработки сигнала, выполненные на одном кристалле и заключенные в единый корпус. В отличие от использования термопар, в данном случае отсутствует необходимость разрабатывать схему компенсации холодного спая и схему линеаризации выходного сигнала. Также нет необходимости разрабатывать и применять внешние схемы компараторов или АЦП для преобразования аналоговых сигналов в логические уровни или цифровой код на выходе – все эти функции уже встроены в некоторые серии интегральных датчиков температуры.

Читайте также:  Как измерить сигнал yota

Датчики температуры NSC можно разделить на пять групп:

  • датчики температуры с аналоговым выходом;
  • датчики температуры с цифровым выходом;
  • термостаты;
  • датчики температуры с выносным диодом;
  • датчики температуры с функциями управления.

Датчики температуры с выходом по напряжению могут иметь различную градуировку – по шкале Кельвина либо по шкале Цельсия. Датчики LM135, LM235, LM335 имеют выходное напряжение пропорциональное абсолютной температуре с номинальным значением температурного коэффициента составляющим 10 мВ/°К. При этом номинальное выходное напряжение при 0°С составляет 2,73 В, и 3,73 В при 100 °С. Обычно эти датчики включаются по схеме, представленной на рисунке 36 а. Третий вывод позволяет осуществлять подстройку точности, для этого используется подстроечный резистор. Температурная погрешность датчика LM135 без использования подстроечного резистора в диапазоне температур измерения –55. 150 °С составляет ±2,7 °С, а с внешним подстроечным резистором уменьшается до ±1 °С в рамках всего рабочего диапазона.

Датчики LM35 и LM45 имеют выходное напряжение, пропорциональное шкале Цельсия (Кт = 10 мВ/°С). При температуре 25 °C эти датчики имеют на выходе напряжение 250 мВ, а при 100 °С на выходе – 1,0 В. Эти датчики могут применяться и для измерения отрицательных температур. Для этого используется согласующий резистор, который включается между выходным выводом и напряжением «ниже земли». Датчик LM50 является «однополярным», потому что он, в отличие от LM35 и LM45, может измерять отрицательные температуры без использования смещения. Этот датчик имеет чувствительность 10 мВ/°С и смещение на выходе 500 мВ (рисунок 36 б). Таким образом, на выходе будет 500 мВ при 0 °С, 100 мВ при –40 °С и 1,5 В при 100 °С.

Рассмотрим функциональный состав датчика этой группы на примере LM75. В состав входит непосредственно сам термочувствительный элемент, дельта-сигма АЦП, двухпроводной цифровой последовательный интерфейс I 2 C и регистры управления работой (рисунок 2.37). Температура измеряется постоянно, и может быть считана в любой момент времени. Существует возможность использования LM75 в качестве монитора температуры, который следит за ее изменениями и при выходе значения температуры за установленный предел, выдает логический сигнал на выходе – высокий или низкий уровень (знак можно задать). Таким образом, LM75 может являться ядром при построении системы управления температурой. Данные представляются 9-ти битным словом, из них один бит отводится на знак. Таким образом, разрешающая способность составляет 0,5 °С. Погрешность данного датчика в диапазоне температур –25…100 °С составляет ±2 °С, а в диапазоне –55…125 °С составляет ±3 °С.

  • компактность, потому они легко встраиваются в усилители, регуляторы, микроконтроллеры и др. электронные приборы;
  • недороги в производстве;
  • линейная выходная характеристика;
  • широкий диапазон напряжений – от 4 до 30 В;
  • нечувствительность к падению напряжения на длинных линиях передачи сигнала.
  • повышенная температурная чувствительность;
  • невысокая точность по сравнению с другими датчиками;
  • сравнительно низкая рабочая температура – не более 150 °С.

Термометр сопротивления – датчик, предназначенный для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры. При применении в качестве резистивного элемента полупроводниковых материалов его обычно называют термосопротивлением, терморезистором или термистором.

Терморезистор (термистор) – полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры.

Следует заметить, что не все устройства, изменяющие сопротивление с температурой, называются терморезисторами. Например, резистивные термометры, которые изготавливаются из маленьких катушек витой проволоки или из напыленных металлических плёнок, хотя их параметры и зависят от температуры, однако, работают не так, как терморезисторы. Обычно термин «терморезистор» применяется по отношению к чувствительным к температуре полупроводниковым устройствам. Терморезисторы с отрицательным ТКС изготавливаются из полупроводникового материала – спеченной керамики, изготовленной из смеси оксидов металлов. Терморезисторы широко применяются везде, и мы встречаемся с ними каждый день: на них основаны системы противопожарной безопасности, системы измерения и регулирования температуры, теплового контроля, схемы температурной компенсации, измерения мощности ВЧ. Обычно терморезисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, в отличие от большинства металлов и металлических сплавов.

Предполагая в качестве приближения первого порядка, что зависимость между сопротивлением и температурой линейна, тогда:

где ΔR – изменение сопротивления; ΔT – изменение температуры; k – температурный коэффициент сопротивления.

Термисторы можно разделить на два типа, в зависимости от классификации k. Если k положительно, сопротивление увеличивается с повышением температуры, и устройство называется термистором с положительным температурным коэффициентом (PTC) или позистором. Если k отрицательно, сопротивление уменьшается с повышением температуры, а устройство называется термистором с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Резисторы, которые не являются термисторами, рассчитаны на максимально возможное значение k как можно ближе к 0, так что их сопротивление остается почти постоянным в широком температурном диапазоне.

Вместо температурного коэффициента k иногда используется температурный коэффициент сопротивления. Он определяется как:

Когда ток проходит через терморезистор, он будет генерировать тепло, в результате которого температура терморезистора выше своего окружения. Если термистор используется для измерения температуры окружающей среды, это электрическое отопление может привести к существенной ошибке, если не будет производиться коррекция.

Металлический термометр сопротивления представляет собой резистор, изготовленный из металлической проволоки или металлической плёнки на диэлектрической подложке и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры.

Наиболее точный и распространённый тип термометров сопротивления – платиновые термометры. Это обусловлено тем, что платина имеет стабильную и хорошо изученную зависимость сопротивления от температуры и не окисляется в воздушной среде, что обеспечивает их высокую точность и воспроизводимость. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом 0,003 925 1/К при 0 °C.

В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры сопротивления. Начальное сопротивление изготовленного термосопротивления может быть произвольным с некоторым допуском.

Читайте также:  Индексный метод измерения динамики производительности труда

Термометры сопротивления, изготовленные в виде напыленной на подложку металлической плёнки, отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном рабочих температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов, составляет 660 °C (класс С), для плёночных – 600 °C (класс С).

  • высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 13-ти тысячных °C (0,013);
  • возможность исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3– или 4–проводной схемы измерений;
  • практически линейная характеристика;
  • простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени. Они могут иметь весьма малые размеры, что существенно для измерений температуры малых объектов и снижения инерционности измерения.
  • относительно малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами);
  • дороговизна (в сравнении с термопарами из неблагородных металлов);
  • требуется дополнительный источник питания для задания тока через датчик.

Акустические термодатчики используются преимущественно для измерения средних и высоких температур и применяются в экстремальных условиях (в диапазоне криогенных температур, при высоких уровнях радиации в ядерных реакторах и т. д.), а также при проведении измерений в замкнутом герметичном объеме, где невозможно разместить контактные датчики или использовать пирометры. Состоят из пространственно-разнесенных излучателя и приемника акустических волн. Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду. Измеряя время прохождения сигнала известного расстояния между излучателем и приемником, и зная базовую скорость распространения ультразвука в данной среде при известной температуре, вычислитель считает скорость распространения при данной температуре, по которой затем вычисляется температура. Например, для газов зависимость скорости ультразвука от температуры выражается формулой:

где α – коэффициент, зависящий от давления, плотности, молекулярной массы газа.

Пример акустического датчика температуры приведен на рисунке 2.38.

Датчик состоит из трех компонентов: ультразвуковых передатчика и приемника, а также герметичной трубки, заполненной газом. Передатчик и приемник представляют собой керамические пьезоэлектрические пластины, акустически несвязанные с трубкой, что обеспечивает распространение звука преимущественно через газ внутри трубки. В качестве газа чаще всего используется сухой воздух. Тактовое устройство запускает передатчик, который посылает в трубку короткий ультразвуковой импульс, который пройдя через тестируемую среду трубки, принимается приемником. Время прохождения сигнала подается в контроллер, который вычисляет скорость распространения ультразвука, а затем определяет температуру тестируемой среды.

Миниатюрные акустические датчики температуры используют принцип модуляции (зависимости) частоты электронных генераторов, построенных на основе времязадающих элементов поверхностных акустических волн (ПАВ). Фактически, такие интегральные акустические датчики являются прямыми преобразователями температуры в частоту. Такие датчики имеют чувствительность в пределах нескольких кГц на градус.

Пирометр – прибор для бесконтактного измерения температуры тел, принцип действия которого основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Бесконтактный тип термодатчиков, считывающих излучение, которое исходит от нагретых тел. Этот тип устройств позволяет измерять температуру дистанционно, без приближения к среде, в которой производятся замеры. Это позволяет работать с большими температурами и сильно разогретыми объектами без опасного сближения.

Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:

Оптические. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путём сравнения его цвета с цветом эталонной нити.

Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.

Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) – позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

Пьезоэлектрические датчики температуры

Пьезоэлектрические датчики температуры – это прибор для бесконтактного измерения температуры тел, принцип действия которого основан при помощи кварцевого пьезорезонатора. При пьезоэлектрическом эффекте наблюдается зависимость частоты вибраций кварцевого кристалла от температуры. Именно на основе этого явления и реализуются пьезоэлектрические датчики температуры. Поскольку кварц является анизотропным материалом, резонансная частота пластины сильно зависит от угла среза кристалла (его кристаллографической ориентации).

В пьезоэлектрических датчиках температуры всегда очень сложно организовать хорошую тепловую связь кристалла с объектом измерения, поэтому они обладают худшим быстродействием по сравнению с термисторами и термоэлектрическими детекторами.

Наиболее используемый датчик температуры на судах является Pt 100, принцип работы которого основан на принципе изменения электрического сопротивления при повышении температуры. Изменение сопротивления преобразуется регулятором в температурное значение, которое показывается прибором.

Материалом является платина с сопротивлением 100 Ом при температуре 0 °C. Платина имеет положительный коэффициент зависимости сопротивления от температуры; с ростом температуры растёт сопротивление. Изменение сопротивления от температуры составляет 0,39 Ом/1 °C.

В одном датчике может быть несколько термосопротивлений Pt 100: 1, 2 или 3×Pt–100 (наиболее часто используется 1×Pt×100). Для разных измерительных цепей датчик может быть произведён в разных вариантах: 2-, 3- или 4-проводное подключение (наиболее точным является 4-проводное).

Конструкция Pt×100 представлена на рисунке 2.39. Термометр сопротивления расположен в специальной, заполненной окисью магния трубке толщиной 3 мм и различной длины. Гибкая часть термометра сопротивления начинается с 50 мм. Через вводную часть осуществляется соединение с гибким питающим проводом.

Классы точности Pt100

Стандарт МЭК 60751 определяет классы точности термометров сопротивления Pt100 и соответствующие допуски. Классы допуска и диапазоны измерений для термопреобразователей сопротивления и чувствительных элементов представлены в таблице 2.4.

Цвета проводов, присоединяемых к термосопротивлению Pt 100, определены стандартом EN 60751. Цвета проводов для 2-, 3- и 4-проводного подключения, указаны в каждом типе датчиков на рисунке 2.40.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь:

  • 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности;
  • 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления;
  • 4-х проводная схема – наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов.
  • быстрое время срабатывания;
  • небольшие размеры, компактная конструкция;
  • большой температурный диапазон;
  • гибкий питающий провод;
  • виброустойчивость.

Литература

Элементы и функциональные устройства судовой автоматики — Авдеев Б.А. [2018]

Источник