Классификация измерительных приборов. Аналоговые электроизмерительные приборы. Приборы магнитоэлектрической системы.Приборы термоэлектрической системы

металлических ТС используют зависимость электрического сопротивления металлов R_Т от температуры Θ. У чистых металлов эта зависимость практически линейна и выражается следующим образом:

Где R₀ – сопротивление при температуре 0°С; α- температурный коэффициент сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления α, 1/°С, определяется по формуле:

Значение температурного коэффициента сопротивления у современных ТС лежат в диапазоне (0,003 -0,006 1/°С).

Наиболее часто используемые материалы: медь (для диапазона температур -50…+200°С) и платина (для диапазона -250…+1000°С).

Конструктивно ТС состоят из чувствительного элемента, защитного кожуха (чехла) и элементов крепления. Чувствительный элемент представляет собой намотку из тонкой изолированной проволоки (диаметром доли миллиметра) на диэлектрическом каркасе (стержне), выполненном из слюды, керамики или стекла.

Как правило, ТС включается в мостовые схемы. Различают уравновешанные и неуравновешанные мостовые схемы. Уравновешанная мостовая схема может иметь один или несколько резисторов, сопротивление которых может целенаправленно меняться (вручную или автоматически) с тем, чтобы добиться равновесия (рис 8.3 а).

Зная значения  сопротивлений R₁, R₂,R₃, то по формуле (3) можно определить значение неизвестного сопротивления

Если в роли R_X выступает ТС с сопротивлением R_T (рис.8.3б), то можно, зная характеристику ТС, оценить значение температуры, которая действует на датчик.

Главная проблема при работе с датчиками – ТС – влияние на результат измерения сопротивление проводников линии связи. В зависимости от специфики конкретных задач применяют двухпроводное, трехпроводное, четырехпроводное, подключение  ТС к измерителю.

Термопары. Приборы и преобразователи на основе ТП широко распространены.

Выходной сигнал ТП – постоянное напряжение – довольно легко может быть преобразован в цифровой код и измерен с помощью цифрового мультиметра. ТП могут быть подключены также к различным измерительным преобразователям (аналоговым или цифровым) для статических и динамических измерений.

Диапазон температур измеряемых с помощью ТП довольно широк (-200…+2000°С). Измерители на основе ТП отличаются высокой точностью, чувствительностью, хорошей повторяемостью характеристик. Обычный диапазон выходных напряжений составляет (0…50мВ).

Зависимость термоЭДС от разности температур спаев нелинейна, но для небольших диапазонов температур ее можно считать линейной и эта зависимость может быть выражена формулой:

Где S_T- чувствительность ТП (коэффициент преобразования);

Θ₁ – температура рабочего спая;

Θ₂ – температура свободных концов.

В соответствии с международной классификацией термоэлектрические преобразователи (термопары) разделяются на несколько типов в зависимости от применяемых материалов и характеристик, они представлены в (таблице 1).

Термисторы. Существует особый класс датчиков – полупроводниковые термометры сопротивления имеющие значительно больший, чем обычные ТС, температурный коэффициент сопротивления, равный (1…20 1/°С), причем знак этого коэффициента может быть как положительным (позисторов), так и отрицательный (термисторов). Это обеспечивает значительно более высокую чувствительность термометров на их основе.

Основные преимущества:

•малые габариты и масса;

•простота конструкции;

•надежность и прочность;

•низкая цена.

Недостатки:

•узкий диапазон измеряемых температур (-50…+150°С);

•нелинейность характеристики;

•плохая повторяемость характеристик;

•значительная временная нестабильность характеристик.

Интегральные полупроводниковые датчики. Этот тип датчиков появился благодаря успехам микроэлектроники. Они обеспечивают выходной сигнал (напряжение или ток), практически линейно зависящий от температуры. Схемы подключения датчиков к измерителю показаны на (рис.8.7).

Выходное напряжение датчика через усилитель-повторитель подается на вход цифрового вольтметра ЦВ, или АЦП, преобразующее это напряжение, пропорциональное температуре, в цифровой код.

Интегральный датчик тока подключается через резистор (преобразующий ток в пропорциональное напряжение) к ЦВ, или на вход АЦП, преобразующего далее