С развитием технологий все больше процессов становятся автоматическими. Это способствует активному развитию техники и появлению различных гаджетов. Одним из таких приборов является термодатчик. Его используют как в быту, для измерения комнатных температур и контроля климата, так и в производстве – для контроля температурных режимов в производственных процессах. Также термодатчики активно используются при строении самолетов, кораблей, автомобилей и других средств техники и передвижения.
Датчик температуры – это прибор, позволяющий измерить температурный режим при помощи различных свойств и характеристик измеряемых объектов или среды. Принцип работы датчика температуры в автоматизированном управлении основан на преобразовании температурных показателей в электрический сигнал. Это способствует быстрой передаче данных по сети и высокой точности измерений. Существуют разные типы датчиков температур. Их делят по принципу работы устройства.
Виды датчиков температуры и принцип их работы
Одним из самых популярных и распространенных термодатчиков является термопара. Ее чаще всего используют в системах автоматизированного управления, а также для измерения режима температуры физических объектов. Распространенность этого вида датчиков объясняется несколькими причинами:
- У термопары надежная конструкция, что обеспечивает ее долгую работу;
- Термопара универсальна: датчик функционирует в широком диапазоне температур;
- Датчик измеряет малые разности температур;
- Невысокая стоимость прибора;
- Для ее функционирования не нужны источники питания
Работает термопара по следующему принципу: измерение температуры и возникновение электрического тока происходит в том случае, если места спайки имеют разную температуру. Один конец датчика погружают в среду, где необходимо измерить температуру. Второй конец используется для того, чтобы снять температурные показания. Несмотря на свою распространенность, термопары обладают существенным минусом – зачастую гаджеты отображают измерения с большой погрешностью.
Пирометрами называют бесконтактные приборы, которые регистрируют излучения, исходящие от разогретых объектов. Главный принцип функционирования этих датчиков измерения – их не нужно погружать в контролируемую среду. Однако в этом же кроется и главный недостаток пирометров – зачастую исследуемое температурное поле искажается. Этот вид датчиков делится на несколько типов:
- Флуоресцентные пирометры. Принцип работы: на объект, температуру которого нужно измерить, наносят фосфор. Далее этот предмет подвергается ультрафиолетовому излучению. После всех проведенных манипуляций на объекте высвечивается результат, по свойствам которого определяется температурное поле.
- Измерение при помощи хлорида кобальта. Принцип работы: раствор меняет цвет при температурном воздействии. Также при изменении температуры изменяется величина света, который прошел через раствор.
Акустические датчики измерения температур. Их используют в основном при измерении средних и высоких температурных полей. Принцип работы: при изменении температуры меняется скорость распространения звуковых сигналов в газах. Это и фиксируют акустические термодатчики. Чаще всего эти термодатчики используются в медицине, когда необходимо измерить температуру без операционного вмешательства внутрь тела. Также их применяют в тех случаях, когда температурные показатели невозможно определить при помощи контактных приборов и методов.
Терморезисторы представляют собой датчики с очень простым принципом работы. Когда изменяется температура проводника, меняется его сопротивление. Этот тип датчиков широко используется в электронике и машиностроении. К несомненным преимуществам этих гаджетов специалисты относят высокую чувствительность, долгий срок работы и точность обрабатываемых данных. Впервые терморезисторы использовались для исследований океана.
Термометр. Является самым простым и доступным измерителем, с помощью которого можно провести измерения. Внутрь датчика помещается жидкость, реагирующая на изменения температуры. Чаще всего внутрь термометра заливается ртуть или спирт. При повышении температуры жидкость расширяется и поднимается вверх по термометру. Этот вид приборов широко применяется в быту, где не нужна высокая точность – термометры зачастую имеют большую погрешность. Принцип функционирования термометров позволяет пользоваться ими людям по всему миру.
Нередко используется биметаллический термометр, состоящий из двух разных металлов. Принцип работы: металлы скрепляются между собой сваркой или заклепками. Как только температурное поле начинает повышаться – растет и расстояние между полосами. Металлическая основа с более высоким коэффициентом теплового расширения увеличивается сильнее. Это приводит к появлению напряжения и отклонению в полосе. Возникшее отклонение и является разницей температур.
Объемные датчики функционируют на принципе расширения или сжатия веществ при повышении или уменьшении температуры. Такие измерители работают в диапазоне от -50 до -400 градусов. Температурные показатели, в частности, могут зависеть от температуры, при которой закипает или замерзает вода. Также важную роль играет температура, при которой газ переходит в жидкое состояние.
Также термодатчики классифицируют по металлу, из которого они изготовлены. Существуют следующие их разновидности:
- Термодатчики из платины. У них очень широкий диапазон измеряемых температур – от почти -200 до +600 градусов. Основным преимуществом платиновых приборов является их высокая точность и стабильность работы. Главный минус – относительно высокая стоимость из-за содержания драгоценных металлов в составе. Однако в последнее время удается свести к минимуму содержание драгметаллов, что позволяет снизить стоимость термодатчиков.
- Датчики из никеля. Они имеют небольшой диапазон измеряемых температур – от -60 до +190 градусов. Главным плюсом датчиков является более высокий уровень выходного сигнала. Однако на практике такие приборы практически не используются, потому что зачастую их удается заменить медными датчиками, которые отличаются более демократичными ценами.
- Медные термодатчики работают в диапазоне от -50 до +150 градусов. На фоне датчиков из других материалов они относительно недороги. Однако небольшой температурный диапазон заметно ограничивает сферы, в которых этот вид датчиков может применяться.
Современный уровень развития техники предоставляет широкий выбор устройств, в котором можно очень легко запутаться и потеряться. Поэтому к выбору прибора стоит подходить очень ответственно и заранее изучить рынок, виды устройств, их основные характеристики и принц работы.
Основные параметры, на которые стоит обратить внимание при выборе термодатчиков
Выбор датчика для измерения температуры всегда сопряжен с большим количеством вопросов. Прежде чем купить устройство, следует обратить внимание на следующие параметры:
- Температурный диапазон, в котором работает устройство. Зависит от конкретной цели, для которой датчик планируют эксплуатировать. Для измерения низких температур подходит один вид термодатчиков, для измерения высоких – другой.
- Необходимость погружения датчика в среду или объект, температуру которых нужно измерить. Если такой необходимости или возможности нет, то можно купить бесконтактные устройства (пирометр).
- Также выбор зависит от условий среды, в которых проводятся исследования. Если среда агрессивна, то стоит выбирать бесконтактные датчики или те, которые будут функционировать в необходимых условиях.
- Срок работы датчика. Некоторые приборы не могут долго функционировать и стабильно измерять температуру.
- Величина, в которой датчик показывает температуру. Некоторые приборы выдают данные в градусах, некоторые – в силе тока.
- Также стоит обратить внимание на технические условия термодатчика: величина погрешности, разрешение, материал, из которого сделан датчик, корпус, принцип работы.
Существует также паспорт прибора, в котором указана вся необходимая информация по его техническому обслуживанию. Обычно в этом приложении указываются основные неисправности, способы их устранения, советы по эксплуатации, принцип функционирования прибора и другие полезные сведения об устройстве.
Современный рынок изобилует огромным количеством измерителей различных брендов, характеристик и возможностей. Перед тем как покупать устройство, стоит четко определить цель, в рамках которой оно будет эксплуатироваться. После этого уже можно заниматься изучением конкретного устройства, его особенностей и принципа эксплуатации.
Загрузка...