 |
Термопреобразователи сопротивления (ТС) и термоэлектрические преобразователи (ТП). Типы НСХ. Конструкция ТС и ТП, особенности применения
|
|
|
|
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Температуройназывают физическую величину, характеризующую степень нагретости тела. Это понятие связано со способностью тела с более высокой температурой передавать свою теплоту телу с более низкой температурой до тех пор, пока их температуры не сравняются. Одновременно с изменением температуры тел меняются и их физические свойства.
Приборы для измерения температуры классифицируют в зависимости от того, какой метод измерения положен в основу их конструкции: контактный (метод непосредственного соприкосновения измерительного прибора с измеряемой средой) и неконтактный (метод, основанный на расположении измерительного прибора на расстоянии от измеряемой среды).
К приборам, основанным на контактном методе измерений, относят жидкостные стеклянные термометры, термометры расширения твердых тел, манометрические термометры, термоэлектрические термометры (термопары), термопреобразователи (термометры) сопротивления. Для целей автоматизации применимы только два последних вида термометров.
Термоэлектрические термометры(термопары) являются первичными преобразователями, выходной сигнал которых измеряют магнитоэлектрическими милливольтметрами или автоматическими потенциометрами.
Термоэлектрические преобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (газ, пар, вода, сыпучие материалы, химические реагенты), используемых в объектах народного хозяйства и неагрессивных к материалу защитной арматуры термопреобразователей. Термопреобразователи относятся к изделиям общепромышленного применения и предназначены для работы в макроклиматических районах с умеренным, холодным и жарким климатом.
|
|
|
Термоэлектрический термометр, простейшая цепь которого показана на рисунке 1, а, представляет собой чувствительный элемент, выполненный в виде двух проводников из разных металлов (или полупроводников) со спаянными концами. Сущность термоэлектрического эффекта заключается в том, что в месте соединения двух проводников из разных металлов возникает электродвижущая сила, называемая термоэлектродвижущей (сокращенно термо-ЭДС).
Термо-ЭДС зависит от материала проводников Аи Б, составляющих термоэлектрический термометр, а также от температуры холодного спая, называемого свободным концом - 1. Свободный конец термоэлектрического термометра должен находиться в зоне постоянной температуры, имеющей определенное (известное) значение. При этом условии термо-ЭДС термоэлектрического термометра, а значит, и показания измерительного прибора будут зависеть только от температуры рабочего конца - 2. Фактически свободный конец термоэлектрического термометра, как правило, находится в зоне переменной температуры, поэтому в качестве соединительных применяют так называемые компенсационные провода, позволяющие перенести свободный конец в зону с постоянной известной температурой.
Термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя не изменится, если в его цепь будет включён третий проводник или измерительный прибор и температура мест его подсоединения будет одинаковой. Измерительный прибор (или третий проводник) может включаться или в свободные концы, или в термоэлектрод.
Для предохранения от повреждений термоэлектрические термометры заключают в защитную арматуру (рис. 1, б).
Термоэлектрические термометры имеют стабильную характеристику: термо-ЭДС, развиваемая ими, стандартизована, что делает термоэлектрические термометры взаимозаменяемыми.
Современные средства микроэлектроники позволяют сигналы от термопар не только усиливать до нормального уровня, но и оцифровывать.
|
|
|
1 - свободный конец; 2 - рабочий конец; 3 - термоэлемент; 4 - жароупорный наконечник; 5 - металлический чехол; 6 - фарфоровые изоляторы; 7 - головка термометра с зажимами; А, Б - проводники из разных металлов
Рисунок 1 - Простейшая термоэлектрическая цепь (а) и общий вид термоэлектрического термометра (6)
Предусмотрено изготовление пяти типов термоэлектрических термометров: вольфрамрений (5% рения) — вольфрамрениевые (20% рения) типа ТВР; платинородий — платиновые типа ТПП; платинородий (30% родия) — платинородиевые (6% родия) типа ТПР; хромель-алюмелевые типа ТХА; хромель-копелевые типа ТХК. Кроме того, промышленность изготовляет нестандартные вольфраммолибденовые термоэлектрические термометры типа ВМ.
Верхний предел температур, измеряемых термоэлектрическими термометрами, зависит от их типа. Так, термометр ТВР применяют для измерения температур до 2200°С, ТПП — до 1300, ТПР — до 1600, ТХА — до 1000, ТХК — до 600°С.
Термопреобразователи сопротивления (термометры сопротивления) широко применяют во всех отраслях промышленности для измерения температуры в трубопроводах, технологическом оборудовании, электрических вращающихся машинах, нагревательных печах, а также в производственных помещениях.
Действие термопреобразователей сопротивления основано на свойстве применяемых в них проводниковых материалов (химически чистой платины или меди) изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.
Выпускаются следующие разновидности термопреобразователей сопротивления: платиновые, медные и полупроводниковые термопреобразователи сопротивления.
Платиновые термопреобразователи сопротивления применяют для измерения температуры от — 260 до 1100°С. Чувствительный элемент такого термопреобразователя (рис. 2) изготовлен из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,08 мм, намотанной на слюдяную пластинку 4(каркас) с зубчатой нарезкой, и помещен в защитную арматуру 8.
Медные термопреобразователи сопротивления для измерения температуры от — 50 до 200°С изготовляют из медной изолированной проволоки диаметром 0,1..0,2 мм, а выводы — из медной луженой проволоки диаметром 1... 1,5 мм.
|
|
|
1 - платиновая проволока; 2 - каркас; 3 - серебряная лента; 4 - слюдяная пластинка; 5 - выводы; 6 - чувствительный элемент; 7 - оксид аммония; 8 - защитная арматура; 9 - зажим; 10 - крышка; 11 - головка; 12, 13 - штуцера под кабель и штуцер для крепления оправы; 14 – изоляторы
Рисунок 2 - Платиновый термопреобразователь сопротивления
Вторичными измерительными приборами для термопреобразователей сопротивления служат такие же нормирующие усилители и аналого - цифровые преобразователи, применяемые для термопар.
|
|
|
