Capteur de température

Le capteur de température

est un dispositif qui permet d’évaluer la valeur d’un paramètre et, si nécessaire, de transférer des informations ultérieurement le long du circuit de commande. Aujourd'hui, les testeurs individuels sont équipés de ce type de montages, ce qui facilite leur utilisation. Les capteurs de température varient en conception et en fonctionnalité.D'autres sont conçus pour évaluer l'état du lait, d'autres conviennent aux métaux en fusion.

Histoire des thermomètres

Les chercheurs ne sont pas d’accord sur l’inventeur du thermomètre. Candidats pour le poste:

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

More Philo de Byzantine et Heron of Alexandria étaient au courant des propriétés changeantes des substances sous l'action de la température. En particulier, les anciens intéressés par l'air. On remarque que lorsque la température de la fiole scellée, partiellement remplie d’eau, le niveau de séparation des fluides se déplace. Ceci est très similaire aux appareils au mercure modernes. Galileo Galilei a appelé l'inventeur de cette classe de dispositifs - le scientifique a conçu des thermoscopes. La différence est le manque d'échelle. Capteur de mesure

Forcé de reconnaître le pionnier de Robert Flud, qui fut le premier à quantifier la mesure du changement en 1638.La conception est extrêmement réussie. Quelque chose de semblable est utilisé dans l'industrie et aujourd'hui. En 1613 et 1611, Santorio Santorio et Francesco Sagredo ont déjà expérimenté l’échelle. Le terme "thermomètre" est mentionné pour la première fois dans l'édition de 1624 de La Récréation Mathématique.

Il devint rapidement évident que le coefficient thermique de dilatation de l'eau n'était pas élevé. En 1654 déjà, un analogue avec l'alcool apparut. Dès 1730, le design acquit un aspect pratiquement moderne( l'échelle de la physique de Reaumur est toujours utilisée en France).Les scientifiques ont activement expérimenté d'autres liquides. Parallèlement, des travaux étaient en cours sur cette échelle: en 1665, Christian Huygens proposa des points d'ébullition normalisés et des points de congélation de l'eau.

Il n’existait aucune notion de degré en degrés avant que, en 1742, Celsius ne divise la distance entre les deux points susmentionnés en cent parties égales( dans la version originale, le point d’ébullition de l’eau était pris à zéro, 100% de la glace fondue).Unité apparue dans la vue actuelle. En 1848, William Thomson( Lord Kelvin) prouva la possibilité de créer une échelle absolue à zéro en dessous de laquelle la température ne baisserait plus( moins 273,16 degrés Celsius - zéro sur l'échelle de Kelvin).Les degrés de magnitude Celsius et Kelvin sont égaux.

La forme finale de la composition du thermomètre a pris en 1714, grâce à Daniel Fahrenheit, qui a déterminé que le coefficient de dilatation thermique maximum est caractérisé par le mercure. En 1724, le souffleur de verre a offert sa propre balance, le nom de l'appareil est l'histoire de Ray Bradbury( la température d'un mélange d'eau, de sel et de glace a été prise comme point de référence).L'histoire ne s'arrête pas là et, en 1999, le premier thermomètre temporel sans contact est apparu. Des produits similaires sont utilisés, par exemple, pour faire apparaître le lait destiné à l'alimentation.

Comment mesurer la température

Les propriétés thermométriques des substances sont utilisées pour les mesures. Cela semble banal, comme l'expression «huile grasse», mais c'est la réalité.Les substances dépendent de la température:

1. Dimensions géométriques. La qualité mentionnée a été notée par les anciens sur l'exemple de l'air et de l'eau. Dans le monde actuel, on utilise plus souvent la capacité de dilatation thermique différente de deux métaux différents. Ils sont connectés dans une bande, "dos à dos", il s'avère que le capteur. Le thermomètre s'appelle bimétallique. Des propriétés similaires dans une paire montrent, par exemple, le fer et le zinc. Les deux bandes, reliées ensemble par des rivets, se plient lorsqu'elles sont chauffées.
2. Résistance électrique. La qualité est activement utilisée dans la technologie des semi-conducteurs. Tous les réfrigérateurs bon marché, où il est irrationnel d'utiliser un thermocouple, sont fournis avec des résistances similaires. La propriété fonctionne dans la pratique. Bien entendu, les propriétés des matériaux sont différentes, le taux de changement des paramètres n’est pas le même.
3. Force électromotrice. Les scientifiques ont découvert que des semi-conducteurs individuels sont capables de former un potentiel lorsqu'ils sont chauffés. Des qualités similaires sont caractérisées par des minéraux. Par exemple, la célèbre tourmaline, nommée pour sa capacité à attirer les cendres( lorsqu'elle est chauffée, la surface du cristal acquiert une charge qui cause le phénomène spécifié).
4. Spectre de rayonnement. Un corps placé dans un environnement froid émet des ondes de nature électromagnétique. Et sur le graphique de la densité de rayonnement, cela ressemble à une butte avec un sommet décalé vers la gauche. Plus la température est élevée, plus la montagne est déplacée vers le haut de l'échelle de fréquence. Par exemple, le soleil est si chaud que le maximum de rayonnement solaire tombe sur le spectre visible dans la zone verte. De même, un forgeron voit des nuances de métal chauffé au rouge alors que les fourrures attisent le feu. Les thermomètres spectraux permettent des mesures à distance. Processus de mesure

Supposons que, dans le cadre de l'examen, nous ne séparions pas les pyromètres du sujet. Il s’agit d’une classe d’appareils légèrement différente, activement utilisée à des fins similaires à celles des capteurs de température. Il est donc habituel de faire la distinction entre: les thermomètres à expansion

• .Basé sur la capacité des corps à modifier les dimensions géométriques:

1. Thermomètres à liquide de verre - en dehors de la fenêtre. Déjà considéré comme des capteurs de température. Le mercure est souvent utilisé sous forme liquide pour un certain nombre de raisons: il préserve l’état d’agrégation dans un large éventail de conditions environnementales, ne mouille pas le verre et s’extrait facilement à partir de composants naturels. Les inconvénients comprennent la toxicité, un faible coefficient de dilatation thermique et la congélation déjà à moins 35 degrés Celsius. Cela rappelle les avantages des thermomètres à alcool. Les thermomètres de jauge
2. sont basés sur la dépendance en température de la pression de vapeur d'une substance dans la chambre de travail. De tels systèmes sont facilement utilisés comme thermostats de vieux réfrigérateurs, sans électronique. Avantages: le système ne nécessite pas d'alimentation électrique, ce qui simplifie grandement la conception de l'appareil. Ces capteurs de température sont situés dans la zone de l'évaporateur, via un tube connecté au contrôleur( situé dans le compartiment de réfrigération), où se trouve un relais.

• Les capteurs thermométriques et les thermomètres à résistance comprennent les thermocouples et les thermistances. C’est un sujet éculé, touchons un peu plus bas. Les matériaux utilisés pour ces capteurs de température sont les métaux, les semi-conducteurs et les autres classes du tableau périodique. Thermomètre à résistance

Le dispositif qui affiche l'interface entre deux supports est reconnu comme étant le premier et le plus largement utilisé dans la vie quotidienne. Ce n'est pas le seul modèle. Thermomètres poids précédemment utilisés. Cela consistait en une boule de platine creuse, partiellement remplie de mercure et avec un trou capillaire dans le fond. Plus la température a augmenté, plus l'air dans la sphère s'est dilaté.En conséquence, davantage de gouttelettes de mercure sont sorties. En conséquence, un équilibre s’est créé, la température a été jugée par la masse restante.

On utilise un thermomètre à résistance de platine comme référence( de 13,81 à 903,89 degrés Kelvin), et un thermomètre au germanium est utilisé ci-dessous( jusqu'à 4,2 K).Au-dessus de la limite spécifiée déjà utilisé platine. Enfin, un pyromètre quasi-monochromatique est utilisé au-dessus de 1337,58 degrés Kelvin. Avec l'aide de ces outils, nous avons obtenu des données sur le monde. Il est logique d'utiliser ces périphériques pour le tarage. Le pyromètre quasi monochromatique fonctionne déjà sur la base d’une estimation du spectre, il n’a aucun rapport avec la résistance.À une température de 6300 K, la plupart des alliages sont déjà aspirés dans la vapeur et les pyromètres de rayonnement à micro-ondes sont utilisés au-dessus du repère susmentionné et jusqu'à 100 000 K.

Le principe de fonctionnement de la construction d'un pyromètre optique quasi-monochromatique est basé sur la comparaison du spectre du corps étudié avec le spectre du filament de référence( tungstène).L'appareil comprend un objectif, le viseur est équipé d'un filtre qui transmet un spectre d'ondes principalement visible. Il est possible de régler l'échauffement du fil avec un rhéostat, de le voir dans le contexte du corps étudié.Lorsque les objets deviennent indiscernables( fusion), la température de tungstène souhaitée est atteinte. La précision dépend fortement de l'expérimentateur: la méthode contre-indique le daltonisme. La limite supérieure de mesure est limitée par le point de fusion du fil.

D'autres pyromètres quasi monochromatiques utilisant des filtres séparent certaines composantes du spectre. Par exemple, le rouge et le bleu, puis leur intensité déterminent la température. Les capteurs photométriques sont déjà utilisés ici: la lumière incidente modifie les propriétés des matériaux semi-conducteurs. Dispositifs connus qui évaluent la gamme complète des émissions. Nous parlons de la luminosité intégrale, lorsque l'image de l'objet est focalisée sur l'élément sensible.

En dessous du point 4.2 K, un certain nombre d'échelles de référence sont appliquées. Pour les températures très basses de 0,01 à 0,8 K, on ​​utilise la dépendance de la susceptibilité magnétique d'une substance au degré de chauffage( il est plus approprié de parler de refroidissement).Dans le reste de la gamme, les dépendances de la pression de vapeur d’hélium saturée( 3 et 4) sont utilisées.

Outre les principes énumérés dans la section précédente, nous connaissons des alternatives qui ne sont pas utilisées dans la vie quotidienne. Si vous ne prenez pas en compte les périphériques du thème de construction. Nous parlons maintenant d'imageurs thermiques, où une évaluation visuelle de l'ensemble du terrain est utilisée.À cet égard, les dispositifs ressemblent à des pyromètres optiques. Le constructeur, à l'œil nu, trouve les zones qui gênent grandement la vue d'ensemble et prend les mesures correctives appropriées. Le reste de l'imageur fonctionne sur la base d'une matrice d'éléments photosensibles. L'instrument n'inclut pas la mesure de la température( seulement une évaluation qualitative).

Nous n'allons pas parler de thermocouples et de résistances, les informations pour la plupart des lecteurs sont déjà connues. Nous mentionnons seulement que deux classes d'appareils sont souvent utilisées dans la vie quotidienne. Y compris les sondes des testeurs ci-dessus. La dépendance de la résistance à la température est généralement linéaire, l'angle dépend du matériau. En ce qui concerne les thermocouples, les capteurs sont constitués de deux semi-conducteurs dissemblables. Un changement de température conduit à la formation du potentiel aux conclusions de la structure.

Aujourd'hui, les capteurs élémentaires sont souvent inclus dans la composition des puces. Ce n'est pas une nouvelle que les solutions intégrées sont beaucoup plus faciles à utiliser. De même, le capteur de mouvement est alimenté avec un remplissage électronique pour amplifier le signal original à une valeur acceptable. Entrez l'étendue des capacités des capteurs de température intégrés et d'autres fonctions. Les principes de mesure de la température sont peu nombreux; si vous ne tenez pas compte de l'exotisme, comme de la susceptibilité magnétique, ils sont tous simples. Dans les appareils ménagers, par exemple, on utilise souvent des plaques bimétalliques.