Snímače teploty

SNÍMAČE TEPLOTY

Odporové snímače, Diodové snímače, Termoelektrické články, Měření nízkých teplot, Bezdotykové měřiče

Teploměry:

1. dotykové

   • elektrické – odporové, termočlánky, polovodičové

   • dilatanční

   • speciální

2. bezdotykové

   • pyrometry- jasové, radiační, fotoelektrické

   • termovize

   • infrafotografie

Teploty:

1. termodynamická teplota = 1Kelvin [K] T, 0

2. Celsiova teplota = [°C] t, ∂

   • Odporové snímače teploty:

Kovové materiály:

• Pt do 800°C speciální krátkodobě do 1100°C, Ni do 200°C, Cu do 200°C

Termistory:

• do 350°C speciální do 1000°C, + oxidy kovů Fe2O3 + TiO2 MnO+CaO

Termistory:

R =A*eB/T

B[K]teplotní konstanta termistoru (materiál), A[Ω]konstanta závislá na tvaru a materiálu

V/A charakteristika - Závislost α na teplotě

Kovové materiály:

Změna odporu se vyhodnocuje pomocí můstků

• dvouvodičové zapojení R1 = R2 R4+R3+Rv = R3

• třívodičové zapojení R1 = R2 R4+R3+Rv = R3+Rv

• čtyřvodičové zapojení

Vliv měřícího proudu

Zatěžovací konstanta D = P/∆∂ [W * K-1; W, K]

Max. proud pro Pt 100 je 10mA

Pro ∆∂ < 0,1 °C I 1mA

Časová konstanta t dotykového teploměru

m * c m = hmotnost [kg]

t = ---------- c = měrná tepelná kapacita [J * kg-1 * K-1]

α * S α = součinitel přestupu tepla [W * m-2 * K-1]

S = povrch čidla [m2]

• Diodové teploměry:

k = 1,38 * 10-23 J*K-1 Boltzmanova konstanta

k * T q = 1,602 * 10-19C

Ud = n * ------------ * In [Id / Is +1] T = teplota

q Id = proud v propustném směru

Is = nasycený proud v závěrném směru

• Termočlánky:

Pracovní rozsahy běžných a speciálních termočlánků

Thomsonův, Seebeckův a Peltierův jev:

Při zahřátí kovových monopolárních materiálů vznikne mezi teplým a studeným koncem rozdíl potenciálu = Thomsonův jev

Při zahřátí spoje dvou kovů dojde k přechodu nosičů náboje přes potenciální bariéry z jednoho materiálu do druhého – mezi studenými konci vznikne napětí přímo úměrné rozdílu teplot napětí = Seebeckův jev

Při připojení napští na dva spojené kovové materiály se spoj bude ohřívat nebo ochlazovat ) podle polarity napětí ) = Peltierův jev

vliv vnitřního odporu termočlánku, spojovacího vedení a vnitřního odporu přístroje

Kompenzace studeného konce termočlánku

1. prodlužovací vedení – prodlouží studený spoj do místa se stabilní teplotou

2. termostatování – studený spoj se udržuje technickými prostředky na konstantní teplotě

Kompenzační krabice

Provádí úplnou kompenzaci tím, že vytváří kompenzační napětí na měřící diagonále můstku

Potlačení rozsahu

Zdroj napětí vytváří na rezistoru R napětí Up, o které se posune počátek rozsahu stupnice

Ukázka zapojení termostatu:

Regulátor udržuje v topeném prostoru teplotu vyšší než je teplota okolí (50 nebo 70°C)

• Bezdotykové měření teploty:

Stefan-Boltzmannův zákon : Intenzita vyzařování černého tělesa

Planckův zákon : spektrální vyzařování černého tělesa