Температура 

Температура

4.2.1

Измерение температуры, по-видимому, является самой распространенной аналоговой функцией. Простейшим измерительным прибором является обычный ртутный термометр, однако он, к сожалению, не пригоден для дистанционных измерений. В промышленных условиях для этого используются три способа первичного преобразования температуры.

Первый способ связан с применением термопары, изображенной на рис. 4.1, где два разнородных металла соединены в точке, температуру которой требуется измерить, и связаны с чувствительным вольтметром, находящимся на некотором удалении. Показания вольтметра являются функцией двух температур, Т1 и T2- Изменение температуры Т2 будет приводить к ошибке, поэтому обычно применяется «компенсация температуры холодных концов»; для этого температура T2 измеряется некоторым отдельным прибором и добавляется корректирующий сигнал, как показано на рис. 4.1 (б).

Для различных диапазонов температуры используется много типов комбинаций металлов, а соответствующие термопары обозначаются буквами. Например, термопара R-типа образована платиной и сплавом платина/родий и используется в диапазоне от 0° до 1700 °С; наиболее распространенная термопара К-типа использует комбинацию хромель/алюмель и рассчитана на применение в диапазоне 0— 1100 °С. Сигналы от всех термопар являются очень слабыми — например, термопара К-типа дает всего 42 мкВ на каждый градус Цельсия.

В другом типе термометра используется зависимость сопротивле-ния от температуры. Платиновая проволока с сопротивлением 100 Ом при 0 "С будет иметь сопротивление 138.5 Ом при 1Q0 °С. Такие элементы известны как датчики РТ100 (РТ означает платину, а 100 — сопротивление при 0 °С). Такие датчики могут использоваться в диапазоне от —200 °С до +800 °С. Чтобы уменьшить ошибку, вносимую сопротивлением соединительных проводов (оно может быть порядка 1 Ом), применяются трех- и четырехпроводные схемы, представленные на рис. 4.2. Они позволяют за счет мостового включения точно определять сопротивление РТ100. Разновидностью термометров сопротивления являются датчики на основе полупроводниковых материалов, называемые термисторами; они обладают гораздо большим, но нелинейным изменением сопротивления.

Рис. 4.1. Термопара: (а) принцип действия; (б) компенсация температуры холодных концов

Последний тип термометра называется пирометром и измеряет инфракрасное излучение, испускаемое нагретой поверхностью. Преимущество пирометров в том, что они могут быть расположены на удалении от объекта, температура которого измеряется, но используются они только при температурах выше 500 °С.

Рис. 4.2. Схемы включения термометра сопротивления: (а) трехпроводная; (б) четырехпроводная