Upload
kareem
View
84
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
układy i metody Pomiaru temperatury i ciśnienia. W zależności od interakcji pomiędzy obiektem, którego temperatura jest mierzona a czujnikiem pomiarowym można wyróżnić: pomiar kontaktowy pomiar bezkontaktowy. Pomiaru temperatury. Metody pomiaru temperatury poprzez: • odkształcenie bimetalu - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
UKŁADY I METODY POMIARU TEMPERATURY I CIŚNIENIA
W zależności od interakcji pomiędzy obiektem, którego temperatura jest mierzona a czujnikiem pomiarowym można wyróżnić:
-pomiar kontaktowy
-pomiar bezkontaktowy
POMIARU TEMPERATURY
Metody pomiaru temperatury poprzez:
• odkształcenie bimetalu
• wytworzenie napięcia elektrycznego na styku dwóch metali w różnych temperaturach
• zmiana rezystancji elementu
• zmiana objętości cieczy, gazu, lub długości ciała stałego
• zmiana barwy
• analizę promieniowania podczerwonego, cieplnego i elektromagnetycznego
Przyrządy do pomiaru temperatury
KONTAKTOWE METODY POMIARU TEMPERATURY
Termometr rezystancyjne budowane są z:
Charakterystyka R(T) dla miedzi niklu i platyny
Układ pomiarowy z termometrem rezystancyjnym
E - ogniwo, G - galwanometr, R1,R2 - oporniki stałe, R3 - opornik zmienny, Rt - czujnik pomiarowy.
Termometry półprzewodnikowe - termistor
Termistory dzielimy na:
• NTC (Negativ Temperature Coefficient) – rezystancja R(T) maleje ze wzrostem temperatury. Termistory NTC najczęściej wykonuje się z materiałów wieloskładnikowych zawierających głównie tlenki manganu, niklu, kobaltu i miedzi.
• PTC (Positive Temperature Coefficient) – rezystancja R(T) rośnie ze wzrostem temperatury. Termistory PTC wytwarza się głównie z tytanianu baru
• CTR (Critical Temperature Resistor) - półprzewodniki o skoku rezystancji. Termistory CTR wytwarzane są z tlenków wanadu lub tytanu.
Charakterystyki R(T) termistorów NTC, PTC, CTR
Układ pomiarowy z termistorem
Porównanie charakterystyk R(T) termorezystora i termistora NTC
Termometr termoelektryczny (termoelement, termopara)
Termoelementy (termopary) wykorzystują zjawisko powstawania różnicy potencjałów elektrycznych w zamkniętym obwodzie, który składa się z dwóch różnych przewodników albo półprzewodników, przy czym spoiny gorąca i zimna muszą być umieszczone w różnych temperaturach (efekt Seebecka).
Zasada działania termopary
E - siły termoelektrycznej; C – współczynnik Seebecka (stała termoelementu), [V/K]; TG, TZ – temperatury spoiny gorącej i zimnej [K] lub [°C].
Najpopularniejsze termoelementy
Zależność siły termoelektrycznej [mV] od temperatury [oC]
Układ pomiarowy - metoda wychyłowa
Rt – rezystancja termoelementu, Rp – rezystancja przewodów łączeniowych, Rv – rezystancja miliwoltomierza
BEZKONTAKTOWE METODY POMIARU TEMPERATURY
Pirometr (termometr optyczny) - przyrząd pomiarowy służący do bezdotykowego pomiaru temperatury.
Pirometr fotoelektryczny
UKŁADY I METODY POMIARU CIŚNIENIA
Zakresy ciśnień manometrówManometrów – przyrząd do pomiaru
ciśnienia
Manometry membranowe wykorzystują zjawisko uginania cienkiej membrany pod wpływem różnicy ciśnień po obu jej stronach. Najczęściej stosowane są membrany metalowe lub krzemowe.
Zakres ciśnień 1kbar –1 Mbar
Membrana Czujnik
ugięcia
Gaz o nieznanym ciśnieniu
Uszczelka
Gaz odniesienia
Manometr membranowe
elektrody
membranaugięciemembrany
Manometr pojemnościowy wykorzystuje zjawisko zmiany pojemności kondensatora płaskiego wraz ze zmianą odległości pomiędzy elektrodami. Zalety: niewrażliwość wskazań na zmiany składu gazu możliwość pracy w agresywnych środowiskach, możliwość uzyskiwania bezwzględnych wartości ciśnienia.Wady: w pomiarze niższych ciśnień jest wrażliwość na zmiany temperatury (brak możliwości wygrzania manometru).
Zakres ciśnień 1000 –10-5 Mbar
Manometry membranowy pojemnościowe.
Wzór na pojemność kondensatora płaskiego:
C = ε0εr s/dGdzie:C – pojemność kondensatoraε0 – przenikalność elektryczna próżniεr – względna przenikalność elektryczna dielektrykas – powierzchnia okładek kondensatorad – odległość między okładkami
1
2
R
RCC x
Manometry piezoelektryczne zawierają piezoelektryczny kryształ, który stanowi membranę lub jest z nią bezpośrednio połączony. Zmiany ciśnienia powodują powstanie naprężeń w krysztale piezoelektrycznym, które są przyczyną pojawienia się różnicy potencjałów.
Zakres ciśnień1000 – 10-1 mbar
Membrana
sygnał
podstawa
kryształ
Manometry membranowy piezoelektryczne
termoparawłókno oporowe
Kurt J. Lesker Co., Vacum Technology Products
Rozgrzane włókno oporowe, przez które przepływa prąd o stałym natężeniu osiąga temperaturę będącą wynikiem równowagi pomiędzy ilością ciepła wytworzonego przez prąd i ilością ciepła oddanego otoczeniu. Efektywność oddawania ciepła do otoczenia zależy od liczby cząsteczek gazu uderzającego we włókno, a zatem od ciśnienia gazu. Temperatura włókna jest wyznaczana przez pomiar napięcia termopary.Zaletą jest łatwa automatyzacja odczytu wskazań.
Zakres ciśnień10 –10-3 mbar
Manometry termoparowe.
Pomiar ciśnienia gazu odbywa się na podstawie pomiaru czasu zaniku obrotów stalowej kulki zawieszonej w polu magnetycznym. Na początku pomiaru kulka jest wprawiana w ruch przez cewki napędowe do prędkości około 400 obr/min, następnie napęd jest odłączany i na podstawie tempa zaniku obrotów wyznacza się ciśnienie otaczającego gazu.
Zakres ciśnień1 –10-7 mbar
0pM
Tacp
T – temperatura (K)M – masa cząsteczkowa gazuσ – współczynnik przekazywania pędua – opóźnienie kątowec – stała opisująca parametry kulki p0 – wskazanie miernika przy zerowym ciśnieniu
Manometry lepkościowe.