Датчики температуры: основные виды и конструктивные особенности
СОДЕРЖАНИЕ:
Датчики температуры — это устройства, используемые для измерения температуры. Они предназначены для максимально точного измерения, но могут отличаться в зависимости от окружающей среды и типа датчика.
Они обычно имеют точность ±1°C или выше при использовании в пределах установленных рабочих диапазонов. Точность может быть значительно ниже, если датчик подвергается воздействию высоких температур или других неблагоприятных условий.
Разновидности
Существует три основных типа датчиков температуры: термопары, термисторы и детекторы температуры сопротивления (ДТС). Наиболее распространенный вид ТДС представляет собой тонкую полоску металла, сопротивление которой изменяется при изменении температуры. Термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент, поэтому их сопротивление уменьшается с ростом температуры. Термопары имеют положительные или отрицательные температурные коэффициенты, которые зависят от материала, из которого они изготовлены.
Характеристики датчика зависят от многих факторов, включая его конструкцию, дизайн и условия эксплуатации.
Сегодня на рынке представлено множество различных типов датчиков температуры. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, которые делают его более подходящим для определенных приложений, чем другие. Некоторые примеры распространенных типов включают:
Термопары
Термопары используют два разнородных металла, соединенных вместе для создания электрического тока, который затем калибруется для определения температуры. Такой датчик температуры обычно более точен, чем другие методы, но имеет более низкие температурные диапазоны, чем большинство других вариантов. Он также требует регулярной калибровки для поддержания уровня точности с течением времени.
Электрические термометры
Для определения показаний температуры в термометрах RTD используется изменение электрического сопротивления в зависимости от температуры. Они обычно более точны, чем термопары, но имеют более узкий рабочий диапазон и требуют регулярной калибровки для поддержания уровня точности в течение долгого времени.
Термистор
Термистор — это тип резистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Эта зависимость известна как температурный коэффициент сопротивления (TCR). Термисторы были изобретены Джеймсом Р. Макконнеллом примерно в 1960 году, который запатентовал свою идею и основал компанию National Semiconductor Corporation для их производства.
Функция термистора заключается в создании выходного напряжения, которое прямо пропорционально температуре при последовательном подключении к нагрузке (например, электрическому току, проходящему через него). Термисторы имеют плохую линейность и высокий температурный дрейф в рабочем диапазоне, но они дешевы и просты в производстве, что делает их наиболее распространенным типом температурных датчиков, используемых сегодня.
Конструктивные особенности датчиков температуры
Конструкция датчиков температуры важна для удобства их использования, точности и стоимости.
Датчик должен быть способен измерять температуру конкретного объекта или материала, он должен быть рассчитан на работу в диапазоне температур, подходящем для конкретного применения. Датчик должен быть прост в использовании и не требовать специального обслуживания или калибровки.
Точность — это мера того, насколько близко измерение соответствует его фактическому значению. Точность может быть выражена в терминах абсолютной точности (величина, на которую измеренное значение отличается от истинного значения) или относительной точности (величина, на которую измеренное значение отличается от другого значения). Абсолютная точность зависит от того, насколько хорошо откалиброван прибор; относительная точность зависит от того, насколько точно вы знаете значение, с которым сравниваете (например, если вы знаете, что температура в полдень сегодня была 98 градусов по Фаренгейту, то ваше измерение 98 градусов по Фаренгейту в 16:00 будет иметь лучшую абсолютную точность, чем ваше измерение 98 градусов по Фаренгейту в 8:00 утра).
Калибровка прибора означает обеспечение того, чтобы прибор работал так, как ожидается, когда он работает правильно. Калибровка включает в себя измерение нескольких опорных точек с известными значениями и настройку прибора до тех пор, пока его выходной сигнал не будет соответствовать этим известным значениям. Регулярная калибровка прибора обеспечивает точность показаний.
Комментарии
