Другие предметы \ Элементы и устройства систем управления

Виды автоматических систем. Классификация датчиков. Индуктивные измерительные преобразователи, страница 7

Тахогенераторы можно аппроксимировать усилительным звеном, если в качестве входной величины рассматривать скорость вращения его вала; и идеальным дифференцирующим – если угол поворота вала.

Вопросы для самопроверки

1. Для чего предназначены тахогенераторы?

2. Дать классификацию тахогенераторов.

3. Привести конструктивные схемы тахогенераторов постоянного тока.

4. Привести конструктивные схемы тахогенераторов переменного тока.

5. Перечислить преимущества и недостатки асинхронных тахогенераторов.

6. В чем состоит принцип действия асинхронных тахогенераторов?

8. Чем вызваны погрешности реальных асинхронных тахогенераторов?

9. Перечислить требования к тахогенераторам.

10. Привести передаточную функцию тахогенераторов.

ЛЕКЦИЯ 6.

Цель лекции – ознакомление с типами конструкций и принципом действия тепломеханических и теплоэлектрических преобразователей температуры, применяемых для контактного измерения температуры.

Задачи лекции

- изучить типы конструкций и принцип действия датчиков температуры

- изучить виды погрешностей приборов измерения температуры.

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Контактное и бесконтактное измерение температуры. Тепломеханические преобразователи. Теплоэлектрические преобразователи.

2. Полупроводниковые датчики температуры. Погрешности приборов измерения температуры.

Существует 2 основные группы датчиков температуры: контактные и бесконтактные. К бесконтактным преобразователям относятся пирометры излучения, действие которого основано на зависимости лучеиспускания нагретых тел от их температуры: яркостные, радиационные, монохроматические, цветовые, оптические и др. Диапазон измерения 100 ÷ 10 000о С.

При контактном способе о степени нагретости вещества судят по изменению температурозависимых свойств датчиков, которые предварительно приводятся в состояние теплового равновесия с объектом измерения.

Типы тепломеханических преобразователей.

а) жидкостные – основаны на тепловом расширении жидкости. В качестве термометрической жидкости используется ртуть при изменении температуры  до 750 oC, подкрашенные спирты – до 100 oC. Конструктивно представляют собой стеклянную ампулу и капилляр. Изменение объема жидкости при изменении температуры преобразуется в изменение высоты столба жидкости в капилляре.

1-  капилляр

2-  ампула

3-  рабочая термометрическая жидкость
 
 


б) деформационные, основаны на расширении материала (изменении линейных размеров) твёрдых тел.

1 – труба;

2 – инварный стержень;

3 – струна;

4 – винт.
 
1) дилатометрический преобразователь.

Частота колебаний струны зависит от изменения температуры.

2) биметаллический преобразователь состоит из двух сваренных или спаянных по всей поверхности соприкосновения металлических полос с разными коэффициентами линейного расширения (αt2 > αt1)

в) манометрические, действие которых основано на изменении давления жидкости или газа, заключенных в емкость постоянного объема.

В качестве термометрического вещества используются ртуть, спирты, этанол, метанол (–60 ÷ 300 oC), инертные газы, азот (- 200 ÷ +600 oC), парожидкостные смеси таких веществ как, диэтиловый эфир, ацетон, бензол, хлористый этил (на 2/3 баллон заполняется жидкостью, на 1/3 – парами этой жидкости).

Изменение температуры баллона вызывает перемещение жесткого центра мембраны.

1. термобаллон

2. капилляр

3. мембрана

4. жесткий центр мембраны

R – радиус мембраны

r – радиус жесткого центра мембраны
 
 


Типы теплоэлектрических преобразователей.

а) Термопары. Их действие основано на возникновении термоЭДС в разнородных проводниках при наличии разности температур горячего и холодного спаев.

 


В качестве материала термопар используются благородные металлы для диапазона 200 ÷1300 oC: платина, золото, иридий, родий, сплавы теллура, ванадия и иридия (200  3000 oC), медь, никель (-50 oC ÷ 1000oC), полупроводники.

ТермоЭДС представляет собой напряжение постоянного тока, положительный электрод в обозначении записывается первым.

Если несколько термопар соединены параллельно, то общая термо-ЭДС:. Если параллельно:.

1.  ТХК 50 до +600.

2.  ТЖНК

3.  Хромель-алюмель 50+10000C

4.  ТЖНСК от -500 до +600

5.  ТНКСА -50 до 10000C.

6.  ТПП -200…13000C.

7.  ТПР 300…16000C.

8.  ТWM до 20000C.

9.  ТWI 2500-30000C.
 

б) Термометры сопротивления.

Действие основано на изменении сопротивления проводников или полупроводников в зависимости от изменения их температуры.

1) металлические (проволочные):

Используются чистые металлы – платина, медь, никель.

Платиновые – диапазон измерения от -260 oC до +1100 oC. Чувствительными элементами платиновых термометров является спираль из проволоки d = 0,04 – 0,2 мм. Статическая характеристика платиновых нелинейная:

, a и b – постоянные коэффициенты.

Для диапазона измерения -200 ÷ +200 oC – используются медные преобразователи температуры: ; . Статическая характеристика медных линейная : .

Никелевые: диапазон измерения – 60 ÷ 300 oC. Статическая характеристика никелевых нелинейная.

2) полупроводниковые, чувствительные элементы из спрессованных и спеченных при высокой температуре германия, смеси оксидов металлов: меди, марганца, железа, никеля, ванадия. В диапазоне температур от 1.5 до 30 К. Статическая характеристика нелинейна.

Достоинства полупроводниковых терморезисторов: чрезвычайно высокая чувствительность; малая инерционность; небольшие размеры; возможность получения измерительных элементов различной геометрической формы; большой отрицательный температурный коэффициент сопротивления .

Скачать файл