Терморезистивные преобразователи
Работа предназначена для ознакомления студентов с проволочными и полупроводниковыми терморезисторами, используемыми в качестве термометров сопротивления. Содержанием работы является градуировка двух типов термометров сопротивления в диапазоне температур 0 ÷ 100ºС и расчет их основных характеристик.
Измерение температуры термометрами основано на свойстве электрических проводников менять сопротивление в зависимости от температуры. Зная зависимость R = f(t) можно по величине сопротивления R определить температуру t, до которой нагревает термометр сопротивления. Основным материалом для чувствительных элементов терморезисторов являются чистые металлы и ряд полупроводников. Большинство химически чистых металлов обладает положительным температурным коэффициентом сопротивления, колеблющимся (в интервале 0 ÷ 100ºС) от 0,35 до 0,68% на 1ºС. Наибольшее распространение для изготовления чувствительных элементов имеют медь, платина и никель. Зависимость сопротивления металлов от температуры, как правило, не является линейной. Для платины зависимость сопротивления R от температуры t в пределах от 0 до +660ºС выражается уравнением:
где Для чистой платины: В интервале от 0 до -190 ºС зависимость сопротивления платины от температуры выражается уравнением:
где Для меди в интервале -50 ÷ (-200) ºС при сопротивлении, соответствующей температуре t, пользуются обычно формулой:
где
Формула (3) выражает линейную зависимость сопротивления от температуры. Следует отметить, что сопротивление Действительно, пусть Тогда R = f(t) представляет собой участок прямой АВ между абсциссами 1 и 2. Для температуры t внутри рассматриваемого участка справедливо:
Рис.1. Вид градуировочной характеристики проволочного термометра сопротивления.
Рис.2. Вид градуировочной характеристики полупроводникового термометра сопротивления.
Рис.3. Блок-схема экспериментальной установки.
При сравнении формул (4) и (3) видно, что:
Величина
В простейшем случае линейной зависимости R = f(t) легко видеть, что
Таким образом, чувствительность термометра сопротивления определяется величиной В качестве чувствительных элементов терморезисторов, благодаря высоким температурным коэффициентам и малым размерам при значительном сопротивлении, все большее применение находят полупроводниковые термосопротивления. Основной характеристикой термосопротивления считается температурная зависимость, определяемая в рабочем диапазоне температур выражением:
где
Выражение (6) можно представить в виде:
где Согласно определению и выражениям (6) и (7) температурный коэффициент определяется как
Следовательно, температурный коэффициент зависит от температуры и характеризует термосопротивление лишь в определенной точке. Тогда на основании уравнений (7) и (8) можно записать:
где Температурный коэффициент термосопротивления можно определить на основании его температурной характеристики. Для температур
Откуда Температурный коэффициент сопротивления определится по формуле:
Задача может быть решена и графически. Предположим, что необходимо определить
Искомая величина температурного коэффициента будет равна:
где
Чувствительность полупроводникового термометра сопротивления при температуре
или
Работа выполняется с одним проволочным и одним полупроводниковым термометрами сопротивления. Нагрев этих двух терморезисторов производится в специальном сосуде. Измерение их сопротивления проводится с помощью универсальных цифровых приборов. Схема экспериментальной установки приведена на рис.3. При градуировке термометров сопротивления их температура меняется от 0 до +100ºС. Сопротивление проволочного термометра измеряется через каждые 10º, а полупроводникового – через 5º в диапазоне температур 0…-30ºС и через 10º в диапазоне +30… +100ºС.
В отчет должны быть включены:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 23
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|