Види термодатчиков: типи, принцип роботи, діапазон температур

Практично в будь-якій сучасній апаратурі є датчики температури. Це пристрій, який дозволяє виміряти температуру об’єкта або речовини, використовуючи при цьому різні властивості і характеристики вимірюваних тіл або середовища. Не дивлячись на те, що все термодатчики покликані вимірювати температуру, різні типи датчиків роблять це абсолютно по-різному. Давайте докладніше розберемо принцип роботи і характеристики основних видів термодатчиков.

Класифікація термодатчиков за принципом роботи

За принципом вимірювання все датчики вимірювання температури поділяються на:

  • Термоелектричні (термопари);
  • терморезистивного;
  • напівпровідникові;
  • акустичні;
  • пірометри;
  • П’єзоелектричні.

Термоелектричні датчики температури (термопари)

Принцип роботи цієї групи датчиків заснований на тому, що в замкнутих контурах провідників або напівпровідників виникає електричний струм, якщо місця спайки розрізняються по температурі. Для вимірювання температури, один кінець термопари поміщають в середу вимірювання, а інший служить для зняття значень. Єдиним, але істотним недоліком цього виду вимірників є їх досить велика похибка, що неприпустимо для багатьох технологічних процесів.

Прикладом такого датчика може служити датчик ТСП Метран-246, який призначений для вимірювання температури твердих тіл.

Він застосовується в металообробці, і служить для контролю температури підшипників. Діапазон вимірювання від -50 до +120 градусів за Цельсієм, вихідний сигнал для зчитування – аналоговий.

Відео про датчиках температури дивіться нижче:

терморезистивного датчики

Як випливає з назви, цей тип датчиків працює за принципом зміни опору провідника при зміні його температури. Завдяки простій і надійної конструкції, датчики цього типу широко застосовуються в електроніці і машинобудуванні. Незаперечним плюсом цих вимірників є висока точність, чутливість і прості пристрої зчитування.

Прикладом терморезистивного датчика може служити модель 700-101BAA-B00, яка має початковий опір в 100 Ом, і діапазон вимірювань від -70 С ° до +500 С °.

Виконаний він з застосуванням платинової пластинки і нікелевих контактів. Широко використовується в електроніці і промислових автоматах.

напівпровідникові термодатчики

Цей тип датчиків працює на принципі зміни характеристик p-n переходу під впливом температури. Так як залежність напруги на транзисторі від температури завжди пропорційна, можна зробити датчик з високою точністю вимірювання. Безперечними плюсами такого рішення є дешевизна, висока точність даних, і лінійність характеристик на всьому діапазоні вимірювання. Крім того, їх можна монтувати прямо на напівпровідниковій підкладці, що робить цей тип датчиків незамінним для мікроелектронної промисловості.

Прикладом такого пристрою може стати датчик LM75A. Температурний діапазон – від -55 С ° до +150 С °, похибка вимірювань – ± 2 С °. Крок виміру – всього 0,125 С °. напруга живлення – від 2.5 до 5.5 В, а час перетворення сигналу – до 0.1 секунди.

Акустичні датчики температури

Принцип роботи цих пристроїв – різна швидкість звуку в середовищі при різній температурі. Знаючи початкові дані, можна розрахувати зміни температури за швидкістю проходження звукової хвилі в речовині. Це безконтактний метод, що дозволяє вимірювати температуру в закритих порожнинах, а також в середовищі, недоступною для прямого виміру. Використовуються такі датчики в медицині і промисловості – там, де проникнення до вимірюваного речовини неможливо.

Пірометри (тепловізори)

Безконтактний тип термодатчиков, що зчитують випромінювання, яке виходить від нагрітих тел. Цей тип пристроїв дозволяє вимірювати температуру дистанційно, без наближення до середовища, в якій проводяться виміри. Це дозволяє працювати з великими температурами і сильно розігрітими об’єктами без небезпечного зближення.

Всі пірометри за принципом роботи поділяють на інтерферометричні, флуоресцентні та датчики на основі розчинів, що змінюють колір в залежності від температури.

П’єзоелектричні датчики температури

Всі датчики цього типу працюють за допомогою квар
цового пьезорезонатора. Вся суть роботи – прямий п’єзоефект, тобто зміна лінійних розмірів п’єзоелемент під впливом електричного струму. При поперемінної подачі разнофазного струму з певною частотою, пьезорезонатор коливається, при цьому частота його коливань залежить від температури. Знаючи цю залежність, можна легко перетворити дані про частоту коливань резонатора в температуру.

Ще одне відео про різновиди термодатчиков:

Завдяки широкому діапазону вимірювань і високої точності, такі датчики застосовують в основному при проведенні досліджень і дослідів, де потрібна висока надійність і довговічність.

Ссылка на основную публикацию