Czujnik temperatury

Czujnik temperatury

to urządzenie, które pozwala ocenić wartość parametru i, w razie potrzeby, przesłać informacje dalej wzdłuż obwodu sterującego. Obecnie poszczególne testery są wyposażone w tego rodzaju urządzenia, co sprawia, że ​​korzystanie jest wygodne. Czujniki temperatury różnią się konstrukcją i funkcjonalnością.Inne są przeznaczone do oceny stanu mleka, inne są odpowiednie do stopionych metali.

Historia termometrów

Naukowcy nie są zgodni, kto pierwszy wynalazł termometr. Kandydaci do roli:

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

Więcej Philo z Bizancjum i Heron z Aleksandrii było świadomych zmieniających się właściwości substancji pod wpływem temperatury. W szczególności starożytni zainteresowani powietrzem. Zauważono, że gdy temperatura zamkniętej kolby, częściowo wypełnionej wodą, zmienia się poziom rozdziału mediów. Jest to bardzo podobne do nowoczesnych urządzeń rtęciowych. Galileo Galilei nazwał wynalazcę tej klasy urządzeń - naukowiec zaprojektował termosond. Różnica polega na braku skali.

Zmusza do rozpoznania pioniera Roberta Fluda, który jako pierwszy zmierzył pomiar zmiany w 1638 roku. Projekt wyszedł niezwykle udany. Coś podobnego jest używane w przemyśle i dzisiaj. W 1613 i 1611 roku Santorio Santorio i Francesco Sagredo eksperymentowali już z tą skalą.Termin "termometr" został po raz pierwszy wymieniony w 1624 edycji La Récréation Mathématique.

Szybko okazało się, że współczynnik rozszerzalności cieplnej wody nie był wysoki, już w 1654 r. Pojawił się analog z alkoholem, do 1730 r. Projekt uzyskał praktycznie nowoczesny wygląd( skala fizyki Reaumur jest nadal stosowana we Francji).Naukowcy aktywnie eksperymentowali z innymi płynami. Równolegle trwały prace nad skalą: w 1665 r. Christian Huygens zaproponował standardowe punkty wrzenia i punkty zamarzania wody.

Nie było pojecia o stopniu stopnia, dopóki w 1742 r. Celsjusz nie podzielił odległości między dwoma wyżej wymienionymi punktami na sto równych części( w pierwotnej wersji temperaturę wrzenia wody przyjęto jako zero, 100% stopionego lodu).Pojawiła się jednostka w bieżącym widoku. W 1848 roku William Thomson( Lord Kelvin) udowodnił możliwość stworzenia bezwzględnej skali o wartości zerowej, poniżej której temperatura nie spadnie( minus 273,16 stopni Celsjusza - zero w skali Kelvina).Wielkości stopni Celsjusza i Kelvina są równe.

Ostateczna forma kompozycji termometru zajęła w 1714 r. Dzięki Danielowi Fahrenheitowi, który ustalił, że maksymalny współczynnik rozszerzalności cieplnej charakteryzuje się rtęcią.W 1724 r. Szklarz zaproponował własną skalę, nazwa urządzenia to opowieść Raya Bradbury'ego( temperatura wody, soli i lodu została przyjęta jako punkt odniesienia).Historia się na tym nie kończy, aw 1999 r. Pojawił się pierwszy czasowy termometr bezdotykowy. Podobne są używane, na przykład, do wychowywania mleka przeznaczonego do jedzenia.

Sposób pomiaru temperatury

Do pomiarów wykorzystywane są właściwości termometryczne substancji. Brzmi banalnie, jak w teście "oleista tłusta", ale taka jest rzeczywistość.Substancje zależą od temperatury:

1. Wymiary geometryczne. Wspomniana jakość została zauważona przez starożytnych na przykładzie powietrza i wody. W dzisiejszym świecie coraz częściej stosuje się możliwość różnej ekspansji termicznej dwóch różnych metali. Są one połączone w pasek, "z powrotem do tyłu", okazuje się czujnik. Termometr nazywa się bimetaliczny. Podobne właściwości w parze pokazują, na przykład, żelazo i cynk. Dwa pasy, połączone ze sobą za pomocą nitów, wyginają się podczas podgrzewania.
2. Rezystancja elektryczna. Jakość jest aktywnie wykorzystywana w technologii półprzewodnikowej. Wszystkie tanie lodówki, w których nie można używać termopar, są dostarczane z podobnymi opornościami. Nieruchomość działa w praktyce. Oczywiście właściwości materiałów są różne, szybkość zmiany parametrów nie jest taka sama.
3. Siła elektromotoryczna. Naukowcy odkryli, że poszczególne półprzewodniki są w stanie wytworzyć potencjał po podgrzaniu. Podobne cechy charakteryzują się minerałami. Na przykład słynny turmalin, nazwany tak, by mógł przyciągać popiół( po ogrzaniu powierzchnia kryształu nabrała ładunku, który spowodował określone zjawisko).
4. Widmo promieniowania. Ciało umieszczone w zimnym otoczeniu emituje fale natury elektromagnetycznej. Na wykresie gęstości promieniowania wygląda jak garb z przesuniętym wierzchołkiem w lewo. Im wyższa temperatura, tym silniejsza góra jest przesunięta w górę skali częstotliwości. Na przykład słońce jest tak gorące, że maksimum promieniowania słonecznego spada na widmo widzialne w obszarze zielonym. Podobnie kowal widzi rozpalone do czerwoności metalowe odcienie, podczas gdy futra rozpalają ogień.Termometry spektralne umożliwiają zdalne pomiary.

Rozszerzona klasyfikacja termometrów

Zróbmy zastrzeżenie, że w ramach przeglądu nie oddzielamy pirometrów od tematu. Jest to nieco inna klasa urządzeń, jest aktywnie wykorzystywana do podobnych celów, jak czujniki temperatury. Tak więc zwykle rozróżnia się: Termometry rozszerzające

• .W oparciu o zdolność ciał do zmiany wymiarów geometrycznych:

1. Szklane termometry płynne - za oknem. Już uważane za czujniki temperatury. Rtęć jest często używana jako ciecz z kilku powodów: zachowuje ona stan skupienia w szerokim zakresie warunków środowiskowych, nie zwilża szkła i jest łatwo ekstrahowana z naturalnych składników. Wady to toksyczność, mały współczynnik rozszerzania temperatury i zamrażanie już przy minus 35 stopniach Celsjusza. Przypomina to zalety termometrów alkoholowych. Termometry pomiarowe
2. są oparte na zależności temperaturowej prężności par substancji w komorze roboczej. Takie systemy są chętnie używane jako termostaty w starych lodówkach, gdzie nie ma elektroniki. Plusy: system nie potrzebuje zasilania elektrycznego, co znacznie upraszcza konstrukcję urządzenia. Te czujniki temperatury znajdują się w obszarze parownika, poprzez rurkę podłączoną do kontrolera( znajdującą się w komorze chłodniczej), gdzie znajduje się przekaźnik.

• Czujniki termometryczne i termometry oporowe obejmują termoelementy i termistory. To jest wyświechtany temat, dotknijmy trochę poniżej. Materiały używane do tych czujników temperatury to metale, półprzewodniki i inne klasy układu okresowego.

Konstrukcje termometrów

Urządzenie wyświetlające interfejs między dwoma mediami jest rozpoznawane jako pierwsze i najczęściej używane w życiu codziennym. To nie jedyny model. Wcześniej używane termometry wagowe. Składał się z wydrążonej kulki z platyny, częściowo wypełnionej rtęcią iz dziurką kapilarną w dnie. Im wyższa temperatura, tym więcej powietrza w kuli rozszerzało się.W rezultacie wypłynęło więcej kropel rtęci. W wyniku tego powstała równowaga, temperatura została osa- dzona przez pozostałą masę.

Jako referencję stosuje się platynowy termometr oporowy( od 13,81 do 903,89 stopnia Kelvina), a poniżej używany jest german( do 4,2 K).Powyżej określonego limitu wykorzystano już platynę.Na koniec stosuje się quasi-monochromatyczny pirometr powyżej 1337.58 stopni Kelvina. Za pomocą tych narzędzi uzyskano dane o świecie. Logiczne jest używanie tych urządzeń do tarowania. Quasi-monochromatyczny pirometr działa już na podstawie estymacji widma, nie ma związku z oporem. W temperaturze 6300 K większość stopów jest już wciągana do pary, a pirometry promieniowania mikrofalowego są stosowane powyżej wspomnianego znaku i do 100 000 K.

Zasada działania konstrukcji quasi-monochromatycznego pirometru optycznego opiera się na porównaniu widma badanego ciała z widmem żarnika odniesienia( wolframu).Urządzenie zawiera soczewkę, wizjer jest wyposażony w filtr, który transmituje głównie widoczne spektrum fal. Możliwe jest regulowanie ogrzewania nici za pomocą opornika, aby zobaczyć go na tle badanego ciała. Kiedy obiekty stają się nierozróżnialne( scalane), osiąga się pożądaną temperaturę wolframu. Dokładność zależy w dużym stopniu od eksperymentatora: metoda jest przeciwwskazana do ślepoty barwGórna granica pomiaru jest ograniczona przez temperaturę topnienia przędzy.

Inne quasi-monochromatyczne pirometry wykorzystujące filtry oddzielają niektóre elementy spektrum. Na przykład czerwony i niebieski, a następnie według ich intensywności określ temperaturę.Czujniki fotometryczne są już tutaj stosowane: światło padające zmienia właściwości materiałów półprzewodnikowych. Znane urządzenia, które oceniają pełen zakres emisji. Mówimy o integralnej jasności, kiedy obraz obiektu skupia się na czułym elemencie.

Poniżej punktu 4.2 K stosowana jest pewna liczba skal referencyjnych. W przypadku ultra niskich temperatur od 0,01 do 0,8 K stosuje się zależność podatności magnetycznej substancji od stopnia nagrzania( właściwsze jest mówienie o chłodzeniu).W pozostałej części wykorzystuje się zależności ciśnienia pary nasyconego helu( 3 i 4).

Oprócz zasad wymienionych w poprzedniej sekcji znane są alternatywy, które nie są używane w życiu codziennym. Jeśli nie bierzesz pod uwagę urządzeń z tematu budowy. Mówimy teraz o kamerach termowizyjnych, w których wykorzystuje się wizualną ocenę całego terenu. Pod tym względem urządzenia przypominają pirometry optyczne. Budowniczy za każdym wzrokiem znajduje obszary, które bardzo odciągają od ogólnego obrazu, podejmuje odpowiednie środki naprawcze. Reszta obrazu działa na podstawie macierzy światłoczułych elementów. Przyrząd nie obejmuje pomiaru temperatury( tylko ocena jakościowa).

Nie będziemy rozmawiać o termoparach i opornościach, informacja dla większości czytelników jest już znana. Wspominamy tylko, że dwie klasy urządzeń są często używane w życiu codziennym. W tym sondowanie powyższych testerów. Zależność temperaturowa rezystancji jest zwykle liniowa, kąt zależy od materiału. Jeśli chodzi o termopary, czujniki składają się z dwóch różnych półprzewodników. Zmiana temperatury prowadzi do powstawania potencjału na podstawie wniosków konstrukcji.

Obecnie w skład mikroprocesorów wchodzą często elementarne czujniki. To nie nowość, że zintegrowane rozwiązania są znacznie łatwiejsze w użyciu. Podobnie czujnik ruchu jest dostarczany z elektronicznym wypełnieniem, aby wzmocnić oryginalny sygnał do akceptowalnej wartości. Wprowadź zakres możliwości zintegrowanych czujników temperatury i innych funkcji. Zasady pomiaru temperatury są nieliczne, jeśli nie bierze się pod uwagę egzotyki, jako podatności magnetycznej, wszystkie są proste. Na przykład w urządzeniach gospodarstwa domowego często stosuje się płyty bimetaliczne.