Temperaturfühler

Der Temperatursensor

ist ein Gerät, mit dem der Wert eines Parameters ausgewertet und ggf. Informationen entlang des Steuerkreises weitergeleitet werden können. Heutzutage sind einzelne Tester mit dieser Art von Vorrichtungen ausgestattet, was den Gebrauch bequem macht. Temperatursensoren variieren in Design und Funktionalität. Andere dienen zur Beurteilung des Zustands von Milch, andere sind für geschmolzene Metalle geeignet.

Geschichte der Thermometer

Forscher sind sich nicht einig, wer das Thermometer zuerst erfunden hat. Kandidaten für die Rolle:

1. Galileo Galilei.
2. Cornelis Drebbel.
3. Robert Flood.
4. Santorio Santorio.

Mehr Philo von Byzantin und Heron von Alexandria waren sich der veränderten Eigenschaften von Substanzen unter Temperatureinwirkung bewusst. Insbesondere die Alten interessieren sich für die Luft. Es ist zu bemerken, dass sich der Grad der Trennung des Mediums bewegt, wenn sich die Temperatur des verschlossenen Kolbens teilweise mit Wasser füllt. Dies ist sehr ähnlich zu modernen Quecksilbergeräten. Galileo Galilei nannte den Erfinder dieser Klasse von Geräten - der Wissenschaftler entwarf Thermoskope. Der Unterschied ist der fehlende Maßstab.

Der Pionier von Robert Flud, der 1638 als erster die Messung der Verschiebung quantifiziert hatte, wurde gezwungen, den Pionier zu erkennen. Das Design war äußerst erfolgreich. Etwas Ähnliches wird in der Industrie und heute verwendet.1613 und 1611 haben Santorio Santorio und Francesco Sagredo bereits mit der Waage experimentiert. Der Begriff "Thermometer" wird erstmals in der La Récréation Mathématique-Ausgabe von 1624 erwähnt.

Es stellte sich schnell heraus, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient nicht hoch war. Bereits 1654 erschien ein Analogon zu Alkohol. Bis 1730 wurde der Entwurf praktisch modern( das Ausmaß der Reaumur-Physik wird in Frankreich immer noch verwendet).Wissenschaftler haben aktiv mit anderen Flüssigkeiten experimentiert. Parallel dazu wurde an der Waage gearbeitet: 1665 schlug Christian Huygens Standard-Siedepunkte und Gefrierpunkte für Wasser vor.

Es gab keine einheitliche Vorstellung von dem Grad eines Grads, bis Celsius 1742 den Abstand zwischen den beiden oben genannten Punkten in einhundert gleiche Teile aufteilte( in der ursprünglichen Version wurde der Siedepunkt des Wassers als Null angesehen, 100% des geschmolzenen Eises).Erschienene Einheit in der aktuellen Ansicht.1848 bewies William Thomson( Lord Kelvin) die Möglichkeit, eine absolute Skala mit Nullwerten zu schaffen, unter die die Temperatur nicht mehr fallen würde( minus 273,16 Grad Celsius - Null auf der Kelvin-Skala).Die Betragsgrade Celsius und Kelvin sind gleich.

Die endgültige Form der Zusammensetzung des Thermometers wurde 1714 dank Daniel Fahrenheit aufgenommen, der feststellte, dass der maximale Wärmeausdehnungskoeffizient durch Quecksilber gekennzeichnet ist. Im Jahr 1724 bot der Glasbläser seine eigene Waage an. Der Name des Geräts ist Ray Bradburys Geschichte( die Temperatur einer Mischung aus Wasser, Salz und Eis wurde als Bezugspunkt genommen).Die Geschichte endet nicht dort und 1999 erschien das erste berührungslose Thermometer.Ähnliches wird beispielsweise verwendet, um die für die Ernährung bestimmte Milch aufzuziehen.

So messen Sie die Temperatur

Thermometrische Eigenschaften von Substanzen werden für Messungen verwendet. Es klingt banal, wie der Ausdruck „ölig“, aber das ist die Realität. Die Substanzen sind temperaturabhängig:

1. Geometrische Abmessungen. Die erwähnte Qualität wurde von den Alten am Beispiel von Luft und Wasser festgestellt. In der heutigen Welt wird die Fähigkeit der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung zweier unterschiedlicher Metalle häufiger eingesetzt. Sie sind in einem Streifen verbunden, "Rücken an Rücken", es schaltet den Sensor aus. Das Thermometer heißt Bimetall.Ähnliche Eigenschaften in einem Paar zeigen zum Beispiel Eisen und Zink. Die beiden Streifen, die durch Nieten miteinander verbunden sind, verbiegen sich beim Erhitzen.
2. Elektrischer Widerstand. In der Halbleitertechnologie wird Qualität aktiv eingesetzt. Alle billigen Kühlschränke, bei denen die Verwendung eines Thermoelements irrational ist, werden mit ähnlichen Widerständen geliefert. Die Immobilie funktioniert in der Praxis. Natürlich sind die Eigenschaften der Materialien unterschiedlich, die Änderungsrate der Parameter ist nicht gleich.
3. Elektromotorische Kraft. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass einzelne Halbleiter bei Erwärmung ein Potenzial bilden können.Ähnliche Qualitäten zeichnen sich durch Mineralien aus. Zum Beispiel das berühmte Turmalin, benannt nach seiner Fähigkeit, Asche anzuziehen( beim Erwärmen erhielt die Oberfläche des Kristalls eine Ladung, die das spezifizierte Phänomen verursachte).
4. Strahlungsspektrum. Ein Körper in kalter Umgebung strahlt elektromagnetische Wellen aus. Und im Diagramm der Strahlungsdichte sieht es aus wie ein Höcker mit einem nach links verschobenen Scheitelpunkt. Je höher die Temperatur, desto stärker wird der Berg auf der Frequenzskala nach oben verschoben. Zum Beispiel ist die Sonne so heiß, dass das Maximum der Sonnenstrahlung auf das sichtbare Spektrum im grünen Bereich fällt. In ähnlicher Weise sieht ein Schmied rotglühende Metallschirme, während die Pelze das Feuer auffächern. Spektralthermometer ermöglichen Fernmessungen.

Erweiterte Klassifizierung von Thermometern

Wir machen uns vorbehalten, dass wir im Rahmen der Überprüfung keine Pyrometer von Themen trennen. Dies ist eine etwas andere Klasse von Geräten, die aktiv für ähnliche Zwecke wie Temperatursensoren verwendet wird. Daher ist es üblich, zwischen:

• Expansionsthermometern zu unterscheiden. Basierend auf der Fähigkeit von Körpern, die geometrischen Abmessungen zu ändern:

1. Flüssigkeitsthermometer aus Glas - außerhalb des Fensters. Temperatursensoren wurden bereits berücksichtigt. Quecksilber wird aus verschiedenen Gründen häufig als Flüssigkeit verwendet: Es bewahrt den Aggregatzustand unter den verschiedensten Umweltbedingungen, benetzt das Glas nicht und benetzt sich leicht aus natürlichen Komponenten. Die Nachteile sind die Toxizität, ein kleiner Temperaturausdehnungskoeffizient und das Einfrieren bereits bei minus 35 Grad Celsius. Dies erinnert an die Vorteile von Alkoholthermometern.
2. -Manometer-Thermometer basieren auf der Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks einer Substanz in einer Arbeitskammer. Solche Systeme werden problemlos als Thermostate von alten Kühlschränken verwendet, bei denen es keine Elektronik gibt. Pro: Das System benötigt keine Stromversorgung, was die Konstruktion des Geräts erheblich vereinfacht. Diese Temperatursensoren befinden sich im Bereich des Verdampfers durch ein Rohr, das mit dem Regler( im Kühlfach) verbunden ist, wo sich ein Relais befindet.

• Thermometrische Sensoren und Widerstandsthermometer umfassen Thermoelemente und Thermistoren. Dies ist ein abgedroschenes Thema, lassen Sie uns unten ein wenig anfassen. Die für diese Temperatursensoren verwendeten Materialien sind Metalle, Halbleiter und andere Klassen des Periodensystems.

Thermometer-Designs

Das Gerät, das die Schnittstelle zwischen zwei Medien anzeigt, wird als das erste und am häufigsten verwendete Element im Alltag erkannt. Dies ist nicht das einzige Modell. Bisher verwendete Gewichtsthermometer. Diese bestand aus einer hohlen Platinkugel, die teilweise mit Quecksilber gefüllt war und im Boden ein Kapillarloch aufwies. Je höher die Temperatur stieg, desto stärker dehnte sich die Luft in der Kugel aus. Als Ergebnis flossen mehr Quecksilbertröpfchen heraus. Als Ergebnis folgte ein Gleichgewicht, die Temperatur wurde anhand der verbleibenden Masse beurteilt.

Ein Platin-Widerstandsthermometer wird als Referenz( von 13,81 bis 903,89 Grad Kelvin) und ein Germanium-Thermometer( bis zu 4,2 K) verwendet. Oberhalb des angegebenen Limits wurde bereits Platin verwendet. Schließlich wird ein quasi-monochromatisches Pyrometer oberhalb von 1337,58 Grad Kelvin verwendet. Mit Hilfe dieser Tools erhielten Daten über die Welt. Es ist logisch, diese Geräte zum Tarieren zu verwenden. Das quasimonochromatische Pyrometer arbeitet bereits auf der Grundlage einer Abschätzung des Spektrums, es hat keine Beziehung zum Widerstand. Bei einer Temperatur von 6300 K werden die meisten Legierungen bereits in Dampf gezogen, und die Pyrometer der Mikrowellenstrahlung werden oberhalb der oben genannten Marke und bis zu 100.000 K verwendet.

Das Funktionsprinzip der Konstruktion eines quasi-monochromatischen optischen Pyrometers basiert auf dem Vergleich des Spektrums des untersuchten Körpers mit dem Spektrum des Referenzfilaments( Wolfram).Das Gerät enthält ein Objektiv, der Sucher ist mit einem Filter ausgestattet, der ein überwiegend sichtbares Wellenlängenspektrum überträgt. Es ist möglich, die Erwärmung des Fadens mit einem Rheostat zu regulieren, um ihn vor dem Hintergrund des untersuchten Körpers zu sehen. Wenn Objekte nicht mehr zu unterscheiden sind( Zusammenführen), wird die gewünschte Wolframtemperatur erreicht. Die Genauigkeit hängt stark vom Experimentator ab: Die Methode ist nicht auf Farbenblindheit ausgerichtet. Die obere Messgrenze ist durch den Schmelzpunkt des Garns begrenzt.

Andere quasimonochromatische Pyrometer, die Filter verwenden, trennen einige Komponenten des Spektrums. Zum Beispiel, rot und blau und dann durch ihre Intensität die Temperatur bestimmen. Hier werden bereits photometrische Sensoren eingesetzt: Auftreffendes Licht verändert die Eigenschaften von Halbleitermaterialien. Bekannte Geräte, die den gesamten Emissionsbereich auswerten. Wir sprechen über die integrale Helligkeit, wenn das Bild des Objekts auf das empfindliche Element fokussiert ist.

Unterhalb des 4,2 K-Punkts werden einige Referenzskalen angewendet. Für ultratiefen Temperaturen von 0,01 bis 0,8 K wird die Abhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität einer Substanz vom Erhitzungsgrad herangezogen( eher von Kühlung zu sprechen).Im übrigen Bereich werden die Abhängigkeiten des Drucks von gesättigtem Heliumdampf( 3 und 4) verwendet.

Zusätzlich zu den im vorherigen Abschnitt aufgeführten Prinzipien sind Alternativen bekannt, die im Alltag nicht verwendet werden. Wenn Sie die Geräte aus dem Konstruktionsthema nicht berücksichtigen. Wir sprechen jetzt über Wärmebildkameras, bei denen eine visuelle Beurteilung des gesamten Geländes vorgenommen wird. In dieser Hinsicht ähneln Geräte optischen Pyrometern. Der Bauherr findet nur durch das Auge Bereiche, die vom Gesamtbild sehr ablenken, und ergreift entsprechende Korrekturmaßnahmen. Der Rest des Bildgebers arbeitet auf Basis einer Matrix lichtempfindlicher Elemente. Das Gerät beinhaltet keine Temperaturmessung( nur eine qualitative Bewertung).

Wir werden nicht über Thermoelemente und Widerstände sprechen, die meisten Leser wissen dies bereits. Wir erwähnen nur, dass im Alltag häufig zwei Geräteklassen verwendet werden. Einschließlich der Sonden der oben genannten Tester. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes ist normalerweise linear, der Winkel hängt vom Material ab. Bei Thermoelementen bestehen Sensoren aus zwei unterschiedlichen Halbleitern. Eine Temperaturänderung führt zur Bildung des Potentials an den Schlussfolgerungen der Struktur.

Heutzutage werden Elementarsensoren häufig in die Zusammensetzung von Mikrochips einbezogen. Dies ist keine Nachricht, dass integrierte Lösungen viel einfacher zu verwenden sind. Ebenso wird der Bewegungssensor mit elektronischer Füllung geliefert, um das ursprüngliche Signal auf einen akzeptablen Wert zu verstärken. Geben Sie den Funktionsumfang der integrierten Temperatursensoren und anderer Funktionen ein. Es gibt nur wenige Prinzipien für die Temperaturmessung. Wenn Sie das Exotische nicht berücksichtigen, sind diese als magnetische Suszeptibilität einfach. In Haushaltsgeräten werden beispielsweise häufig Bimetallplatten verwendet.