Средства проведения теплофизических измерений. Средства измерения температур. Классы точности средств измерений, страница 8

Для точных измерений температуры вместо термометров сопротивления в настоящее время используются термисторы, в  которых применяются полупроводники в качестве температурозависимого материала, имеющего большой коэффициент изменения электрического сопротивления от температуры (в среднем, 450 – 500 ом/К). Термисторы имеют нелинейную зависимость сопротивления от температуры, поэтому они применяются в сочетании с АЦП и РС. Их удобно использовать для автоматизированной системы измерения температуры

Для измерения температуры в последнее время стали все более широко использоваться волоконно-оптические преобразователи температуры, основанные на разных оптических явлениях. Все такие датчики можно разделить на амплитудные, в которых используется зависимость интенсивности оптического излучения от температуры, и фазовые, в которых от температуры зависят фазовые соотношения оптического излучения. Наиболее перспективными являются фазовые преобразователи температуры, основанные на явлениях дифракции и интерференции. Так, комплексное использование свойств материалов, волоконно-оптических технологий, и технологий фотолитографии привело к созданию Брэгговских решеток (обьемных фазовых голографических решеток), встроенных в оптическое волокно. Такие встроенные Брэгговские решетки можно использовать как высокоточные температурные датчики (они будут описаны в части 6).   

Для бесконтактного измерения температуры используются обычно пирометры и тепловизоры. 

 2.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯДАВЛЕНИЙ ЖИДКОСТИ и ГАЗОВ

Информационно-измерительные системы, предназначенные для измерения давлений, имеют ту же структуру, что и системы для измерения других параметров. Единственным отличием данного типа систем будут являться первичные преобразователи – датчики давления, поэтому рассмотрение приборов для измерения давления ограничим устройством и принципом действия различных датчиков.

Как и первичные преобразователи температуры датчики давления можно разделить на генераторные и параметрические. К первому типу относятся пьезоэлектрические преобразователи, вырабатывающие электрический сигнал соответствующий приложенному давлению, а ко второму - различного рода деформационные манометры, преобразующие давление в деформацию упругого элемента.

Основным элементом пьезоэлектрических датчиков давления является кристалл пьезоэлектрика. Механизм прямого пьезоэффекта можно пояснить на примере кристалла кварца (рис. 2.17), элементарная ячейка которого, содержащая три молекулы SiO₂, схематически изображена на рисунке 2.18. При сжатии вдоль оси X₁ положительный ион 1 (Si+)  и пара отрицательных ионов 2 (O-) перемещаются вглубь ячейки, в результате чего на плоскостях A и B появляются электрические заряды.

При растяжении кристалла на плоскостях А и                                                               В возникают заряды противоположного знака.

На рисунке 2.19 показана одна из наиболее распространенных схем конструкции кварцевых датчиков давления. В корпусе 9 датчика находится поршень 5, в верхней части которого имеется сферическая выемка. В этой выемке помещается промежуточная пластинка 4, имеющая сферическую выпуклость, входящую в выемку поршня. На плоской поверхности пластинки 4 установлены круглые кварцевые пластины 1, разделенные металлической прокладкой 2, которая имеет центральный вывод, проходящий через  верхний изолятор 7. Кварцевые пластины и металлическая прокладка изолированы от корпуса датчика диэлектрическим цилиндром 3. Винт 8 служит для начального поджатия кварцевых пластин.

При действии давления P на поршень 5 промежуточная пластинка 4 устанавливается в сферической выемке таким образом, что выбирает неточность плоскопараллельности кварцевых пластин и передает на них давление. Кварцевые пластины обращены к прокладке 2 одноименными сторонами, поэтому через прокладку 2 и центральный вывод 6 отводится суммарный заряд обеих пластин, в то время как суммарный заряд противоположного знака оказывается поданным непосредственно на корпус датчика.