Temperatūras sensors

Temperatūras sensors ir ierīce, kas ļauj novērtēt parametra vērtību un, ja nepieciešams, pārsūtīt informāciju tālāk pa vadības ķēdi.Šodien individuālie testētāji ir aprīkoti ar šāda veida ķermeņiem, kas padara to ērtu. Temperatūras sensori atšķiras pēc dizaina un funkcionalitātes. Citi ir paredzēti, lai novērtētu piena stāvokli, citi ir piemēroti izkausētiem metāliem.

termometru vēsture

Pētnieki nepiekrīt, kurš vispirms izgudroja termometru. Kandidāti lomai:

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

Vairāk Philo no Bizantijas un Heronas Aleksandrijas apzinājās vielu mainīgās īpašības temperatūras ietekmē.Jo īpaši, senie cilvēki interesē gaisu. Jāatzīmē, ka tad, kad noslēgtās kolbas temperatūra, kas daļēji piepildīta ar ūdeni, tiek nodalīta mediju pārvietošanās pakāpe. Tas ir ļoti līdzīgs mūsdienu dzīvsudraba ierīcēm. Galileo Galilei nosauca šo ierīču klases izgudrotāju - zinātnieku izstrādāto termoskopu. Atšķirība ir mēroga trūkums.

Piespieda atzīt Roberta Fluda pionieri, kurš bija pirmais, kas aprēķināja maiņas mērījumus 1638. gadā.Dizains iznāca ļoti veiksmīgi. Kaut kas līdzīgs tiek izmantots rūpniecībā un šodien.1613. un 1611. gadā Santorio Santorio un Francesco Sagredo jau ir eksperimentējuši ar šo skalu. Termins "termometrs" pirmo reizi minēts 1624. gada La Récréation Mathématique izdevumā.

Ātri kļuva skaidrs, ka ūdens izplešanās siltuma koeficients nebija augsts, jau 1654. gadā parādījās analogais ar alkoholu, līdz 1730. gadam dizains ieguva praktiski modernu izskatu( Reaumur fizikas mērogs joprojām tiek izmantots Francijā).Zinātnieki ir aktīvi eksperimentējuši ar citiem šķidrumiem. Līdztekus tika uzsākts darbs pie mēroga: 1665. gadā Christian Huygens ierosināja standarta vārīšanas punktus un ūdens sasalšanas punktus.

Viens grāda pakāpes jēdziens nebija, līdz 1742. gadā Celsija sadalīja attālumu starp diviem iepriekš minētajiem punktiem simts vienādās daļās( sākotnējā versijā ūdens viršanas punkts tika ņemts par nulli, 100% ledus izkausēja).Pašreizējā skatā parādījās vienība.1848. gadā Viljams Tomsons( Kungs Kelvins) pierādīja iespēju izveidot absolūtu skalu ar nulli, zem kura temperatūra vairs nepazemināsies( mīnus 273,16 grādi pēc Celsija - nulle uz Kelvina skalas).Celsija un Kelvina lielums ir vienāds.

Termometra kompozīcijas galīgā forma notika 1714. gadā, pateicoties Danielam Fahrenheitam, kurš noteica, ka maksimālais termiskās izplešanās koeficients ir raksturīgs ar dzīvsudrabu.1724. gadā stikla pūtējs piedāvāja savu mērogu, ierīces nosaukums ir Ray Bradbury stāsts( kā atskaites punkts tika ņemts ūdens, sāls un ledus maisījuma temperatūra).Stāsts nebeidzas, un 1999. gadā parādījās pirmais termometrs bez kontakta. Līdzīgi tiek izmantoti, piemēram,null, lai audzētu pārtiku.

Kā mērīt temperatūru

Mērījumos izmanto vielu termometriskās īpašības. Tas izklausās triviāli, piemēram, frāze „eļļas eļļa”, bet tā ir realitāte. Vielas ir atkarīgas no temperatūras:

1. Ģeometriskie izmēri. Minēto kvalitāti atzīmēja senie cilvēki, piemēram, par gaisu un ūdeni. Mūsdienu pasaulē biežāk tiek izmantota divu dažādu metālu termiskās izplešanās spēja. Tie ir savienoti sloksnē, "atpakaļ uz muguras", izrādās sensors. Termometru sauc par bimetālu. Līdzīgas īpašības pārī parāda, piemēram, dzelzi un cinku. Abas sloksnes, kas savienotas kopā ar kniedēm, saliekas, sasildot.
2. elektriskā pretestība. Kvalitāte tiek aktīvi izmantota pusvadītāju tehnoloģijā.Visiem lētiem ledusskapjiem, kur ir neracionāli izmantot termopāri, tiek piegādātas līdzīgas pretestības.Īpašums darbojas praksē.Protams, materiālu īpašības ir atšķirīgas, parametru maiņas ātrums nav vienāds.
3. Elektromotors. Zinātnieki ir atklājuši, ka atsevišķi pusvadītāji spēj veidot potenciālu, kad tie tiek apsildīti. Līdzīgas īpašības raksturo minerāli. Piemēram, slavenais turmalīns, nosaukts par spēju piesaistīt pelnus( karstumā, kristāla virsma ieguva maksu, kas izraisīja konkrēto parādību).
4. radiācijas spektrs.Ķermenis, kas novietots aukstā vidē, izstaro elektromagnētiska rakstura viļņus. Un uz radiācijas blīvuma grafika izskatās, ka pacēlums ar virsotni ir nobīdīts pa kreisi. Jo augstāka temperatūra, jo spēcīgāks kalns tiek pārvietots frekvences skalā.Piemēram, saule ir tik karsta, ka maksimālais saules starojums nokrīt redzamajā spektrā zaļajā zonā.Līdzīgi kalējs redz sarkano karsto metālu mainīgos toņus, kamēr kažokādas ventilē uguni. Spektrālie termometri ļauj veikt attālus mērījumus.

termometru paplašināta klasifikācija

Pieņemsim, ka pārskatīšanas ietvaros mēs neatdalām pirometrus no temata.Šī ir nedaudz atšķirīga ierīču klase, tiek aktīvi izmantota līdzīgiem mērķiem kā temperatūras sensori. Tātad, parasti ir jānošķir:

• paplašināšanas termometri. Pamatojoties uz struktūru spēju mainīt ģeometriskos izmērus:

1. Stikla šķidruma termometri - ārpus loga. Jau uzskatīti temperatūras sensori. Dzīvsudrabu bieži izmanto kā šķidrumu vairāku iemeslu dēļ: tas saglabā agregācijas stāvokli dažādos vides apstākļos, nesaslaida stiklu un ir viegli ekstrahējams no dabīgām sastāvdaļām. Trūkumi ir toksiskums, neliels temperatūras izplešanās un sasalšanas koeficients jau mīnus 35 grādi pēc Celsija. Tas atgādina alkohola termometru priekšrocības.
2. termometri balstās uz temperatūras atkarību no vielas tvaika spiediena darba kamerā.Šādas sistēmas ir viegli izmantojamas kā veco ledusskapju termostati, kur nav elektronikas. Pros: sistēmai nav nepieciešama elektroenerģijas padeve, kas ievērojami vienkāršo ierīces dizainu.Šie temperatūras sensori atrodas iztvaicētāja laukumā caur cauruli, kas pievienota kontrolierim( atrodas dzesēšanas nodalījumā), kur ir relejs.

• Termometriskie sensori un pretestības termometri ietver termopārus un termistorus.Šī ir hackneyed tēma, pieskarieties nedaudz tālāk.Šiem temperatūras sensoriem izmantotie materiāli ir metāli, pusvadītāji un citas periodiskās tabulas klases.

termometrs

Ierīce, kas parāda saskarni starp diviem medijiem, ir atzīta par pirmo un visplašāk lietoto ikdienas dzīvē.Tas nav vienīgais modelis. Iepriekš izmantotie svara termometri. Tas sastāvēja no dobas platīna lodītes, daļēji piepildīta ar dzīvsudrabu un ar kapilāru caurumu apakšā.Jo augstāka temperatūra ir, jo vairāk sfēras gaisa palielinājās. Rezultātā izplūst vairāk dzīvsudraba pilienu. Rezultātā tika panākts līdzsvars, temperatūra tika novērtēta pēc atlikušās masas.

Kā atskaites punktu izmanto platīna pretestības termometru( no 13,81 līdz 903,89 grādiem pēc Kelvina) un zemāk( līdz 4.2 K) izmanto germāniju. Virs norādītās robežas jau ir izmantots platīns. Visbeidzot, kvazi-monohromatisku pirometru izmanto virs 1337,58 Kelvina grādiem. Ar šo rīku palīdzību tika iegūti dati par pasauli. Ir loģiski izmantot šīs ierīces tarēšanai. Kvazi-monohromatiskais pirometrs jau darbojas, pamatojoties uz spektra novērtējumu, tam nav nekādas saistības ar rezistenci.6300 K temperatūrā vairums sakausējumu jau ir iegremdēti tvaikā, un mikroviļņu starojuma pirometri tiek izmantoti virs iepriekšminētās atzīmes un līdz 100 000 K.

Kvazi-monohromatiskā optiskā pirometra konstrukcijas darbības princips ir balstīts uz pētāmā ķermeņa spektra salīdzināšanu ar atsauces( volframa) pavediena spektru. Ierīcei ir objektīvs, skatu meklētājs ir aprīkots ar filtru, kas pārraida pārsvarā redzamu viļņu spektru. Ir iespējams regulēt pavediena sildīšanu ar reostatu, lai to aplūkotu pētāmās ķermeņa fonā.Kad objekti kļūst neatdalāmi( sapludināti), tiek sasniegta vēlamā volframa temperatūra. Precizitāte lielā mērā ir atkarīga no eksperimenta: šī metode ir pretstatīta krāsu aklumamMērījuma augšējo robežu ierobežo dzijas kušanas temperatūra.

Citi kvazimonokrātu pirometri, kas izmanto filtrus, atdala dažus spektra komponentus. Piemēram, sarkanā un zilā krāsā, pēc tam pēc intensitātes nosaka temperatūru. Fotometriskie sensori jau ir izmantoti: gaismas signāls maina pusvadītāju materiālu īpašības. Zināmās ierīces, kas novērtē pilnu emisijas diapazonu. Mēs runājam par integrālo spilgtumu, kad objekta attēls ir vērsts uz jutīgo elementu.

Zem 4.2 K punkta tiek pielietotas vairākas atskaites skalas. Lai izmantotu ultralow temperatūru no 0,01 līdz 0,8 K, tiek izmantota vielas magnētiskās jutības atkarība no sildīšanas pakāpes( ir lietderīgāk runāt par dzesēšanu).Pārējā diapazonā tiek izmantotas piesātinātās hēlija tvaika( 3 un 4) spiediena atkarības.

Papildus iepriekšējā sadaļā minētajiem principiem ir zināmas alternatīvas, kas netiek izmantotas ikdienas dzīvē.Ja neņem vērā ierīces no būvniecības tēmas. Tagad mēs runājam par siltuma attēliem, kuros tiek izmantots visaptverošs apvidus novērtējums.Šajā sakarā ierīces atgādina optiskos pirometrus. Tikai acumirklī esošais celtnieks konstatē jomas, kas ir ļoti traucējošas no kopējā attēla, veic atbilstošus koriģējošus pasākumus. Pārējā attēlveidotāja darbība balstās uz gaismjutīgu elementu matricu. Instrumentā nav iekļauts temperatūras mērījums( tikai kvalitatīvs novērtējums).

Mēs nerunājam par termopāriem un pretestībām, informācija vairumam lasītāju jau ir zināma. Mēs tikai pieminam, ka ikdienas dzīvē bieži tiek izmantotas divas ierīču klases. Ieskaitot iepriekšminēto testētāju zondes. Izturības atkarība no temperatūras parasti ir lineāra, leņķis ir atkarīgs no materiāla. Attiecībā uz termopāriem sensori sastāv no diviem atšķirīgiem pusvadītājiem. Temperatūras izmaiņas izraisa potenciāla veidošanos pēc struktūras secinājumiem.

Šodien elementārie sensori bieži tiek iekļauti mikroshēmu sastāvā.Tas nav jaunumi, ka integrētos risinājumus ir daudz vieglāk izmantot. Līdzīgi kustības sensors ir aprīkots ar elektronisku pildījumu, lai pastiprinātu sākotnējo signālu līdz pieņemamai vērtībai. Ievadiet integrēto temperatūras sensoru un citu funkciju iespējas. Temperatūras mērīšanas principi ir maz, ja jūs neņemat vērā eksotisko, jo magnētiskā jutība, tie visi ir vienkārši. Mājsaimniecības ierīcēs, piemēram, bieži izmanto bimetāla plāksnes.