aparate pentru masurarea temperaturii

8/17/2019 Aparate Pentru Masurarea Temperaturii

1/5

APARATE PENTRU MASURAREA

TEMPERATURII

APARATE PENTRU MASURAREA TEMPERATURII

Generalitati

Temperatura este o marime de stare termica ce caracterizeaza gradul de incalzireal corpurilor .

Pentru masurarea temperaturii se recurge la un corp termometric ale carui proprietati fzicevariaza cu temperatura. Indicarea temperaturii se otine prin stailirea ec!ilirului termodinamic intrecorpul al carui temperatura se doreste a f stailita si corpul termometric" stare in care" trans#erul decaldura dintre acestea se anuleaza.

Metodele si aparatele #olosite pentru masurarea temperaturii se clasifca in #unctie de

proprietatea fzica a corpului termometric utilizata in acest scop. In general" se #oloseste variatiaurmatoarelor proprietati fzice ale materialelor sau corpurilor termometrice #unctie de temperatura$

%variatia dimensiunilor liniare ale unor corpuri solide cu temperatura &termometre cu tu si ti'a"termometre cu lama imetalica()

%variatia volumului #unctie de temperatura a unor lic!ide in tuuri capilare &termometre culic!id()

%variatia presiunii #unctie de temperatura a unor vapori" gaze sau lic!ide a*ate intr%un voluminc!is &termometre manometrice()

%variatia #unctie de temperatura a rezistentei electrice a unor conductoare &termorezistente( si

semiconductoare &termistoare( &traductoare termorezistive()

%aparitia unei tensiuni termoelectromotoare &t.t.e.m.( la capetele liere a doua conductoaredi#erite" sudate intre ele" cand sudura se a*a la temperatura de masurat iar capetele liere la otemperatura cunoscuta si constanta &termocupluri()

%actiunea termica si distriutia spectrala a energiei radiate de un corp incalzit &pirometre opticecu radiatie totala" pirometre optice cu enzi de radiatie" pirometre spectrale si pirometre cu dispersiesau de culoare()

%alte metode azate pe variatia proprietatilor fzice si c!imice ale corpurilor.

In general" aparatele care servesc pentru masurarea temperaturilor su ++,o- % se numesc

termometre" iar peste ++,

o

-"%pirometre

Traductoarele termorezistive cuprind traductoare a caror rezistenta electrica depinde detemperatura. Senzorii termorezistivi sant realizati din metale pure si din materiale semiconductoare"azandu%se pe proprietatile materialelor d a%si modifca rezistivitatea electrica odata cu temperatura.Pentru metale enzile de valenta si de conductie se suprapun partial"ast#el ca eista intotdeaunaelectroni de conductie si metalul prezinta conductivitate. In acest caz" rezistenta depinde detemperatura. Spre deoseire de metale" in cazul semiconductorilor"cele doua enzi" de conductie si devalenta" sunt separate de un interval de energie"avand valori specifce pentru feecare material. Un


2/5

electron trece din anda de valenta in anda de conductie si" implicit" conductivitateasemiconductorului sunt puternic dependente de temperature.

Senzorii termorezistivi realizati din materiale semiconductoare se numesc termistori.

Rezistivitatea metalelor creste odata cu cresterea temperaturii" adica prezinta un coe/cient detemperatura pozitiv" iar rezistivitatea electrolitilor" a semiconductoarelor si a materialelor izolante scadodata cu cresterea temperaturii.

Termorezistentele si termistoarele se utilizeaza la #aricarea termometreeleo electrice.

Termorezistentele sunt rezistente eecutate din metale pure" care prezinta mari variatii alereezistentei electrice la variatia temperaturii" rezultand o caracteristica de conversielineara" pe intervale largi de tempeeratura.

-ele mai utilizate metale pentru realizarea termorezistentelor sant$

Traductorul termorezistiv se realizeaza prinoinarea iflara a frului rezistiv" pe un supportizolant"si introducerea lui intr%un tu de protectie. Traductorul se feaza in peretele incintei in care semasoara teemperatura" cu a'utorul unei *anse fletate. 0irul rezistiv prezinta un diametru de ,.,1%,.,+mm si o lungimee de 2%2, mm.

Materialele #olosite pentru suportul oinelor se aleg in #unctie de temperature ast#el$

% pana la 341,5-" materiale electroizolante oisnuite

% pana la 36,,5-" steatite si mica

% pana la 322,5-" sticla dura

% peste 322,5-" materiale ceramice speciale.

Tuul de protectie se eecuta din otel inoidail" cu sau #ara camasa ceramica"in #unctie demediul unde se des#asoara masurarea. 7iametrul" lungimea" grosimea si natura materialului #olosit casi eecutia armaturii se aleg in #unctie de natura mediului de masurare" presiunea"temperature siviteza *uidului in locul de masurare.

Termorezistentele prezinta rezistente de 12"2," 4,, 8 la ,5- cu un current maim admisiil de4, mA" o constanta de timp cuprinsa intre ,.,2 ms si cateeva minute. Au precizii uzuale de 49 putanda'unge la ,.,29.

Aceestea se utilizeaza la masurarea temperaturii si in constructii speciale" la masurarea vitezeigazelor" a deitului volumetric" a concentratiei gazelor si a presiunilor scazute.

Termistoarele sant senzori pasivi de temperetura" a caror caracteristica esentiala oreprezinta sensiilitatea" ele variindu%si cel mai mult marimeea de iesire intre aceleeasilimite de temperatura.


3/5

Teermistorul a #ost descoperit in 4:66 de Mic!ael 0arada;. Este realizat din mateerialeceramice" ce au urmat un process de sinterizare la temperature ridicate. Acestea pot f de 1 tipuri$

%cu coefcient de temperatura negativ &NT-(" rezistenta electrica scazand odata cu crestereatemperaturii

%cu coe/cient de temperature pozitiv &PT-("

7in cauza difcultatilor de producere si de aplicare" utilizarea industriala a inceput acum 4,, deani.

In present termistoarele se otin prin preessare" in #orme s#erice sau discuri" pereevazute cu 1teerminale" din amestecuri de materiale semiconductoare" care prezinta variatii ale rezistivitatii cutemperature.

7aca la o termorezistenta se utilizeaza monta'e cu 6"< fre de coneiune" care conduc lasc!eme complicate de prelucrare" termistorul se leaga doar cu 1 fre. Teermistoarele sant indicate atatpentru masurari statice" cat in special pentru masurari dinamice.

E#ectul termoelectric

0ie doua metale A si = su #orma de sarme ale caror capete le unim prin sudura" lipire sau pursi simplu rasucire realizand in acest #el doua 'onctiuni 4 si 1. 7aca cele doua 'onctiuni se mentin latemperaturi di#erite T4 T1 atunci prin circuit va circula un curent electric datorita tensiunii electricegenerate de di#erenta de temperatura dintre cele doua 'onctiuni. Intrerupand unul din conductori vomputea masura di#erenta de potential generata de di#erenta de temperatura dintre cele doua 'onctiuni. Acest #enomen a #ost pus in evidenta de Seeec> in anul 4:14 si poarta numelede efect Seebeck . In taelul alaturat prezentam valoarea tensiunii termoelectromotoare &t.t.e.m.( U" inmilivolti" pentru diverse materiale #ata de platina &Pt( atunci cand o 'onctiune este mentinuta la ,o- sicealalta la 4,, o-.

Metal Ag Bi Cu Co Fe Ge Mo Ni Pb Sb Si

U(mV) 0,74 -7,34 0,76 -1,33 1,! 3,3 1,4" -1,4! 0,44 4,! -4,1"

Se vede ca cea mai mare t.t.e.m. se poate otine cu antimoniu &stiiu"S( si ismut &=i( catermocuplu metalic. -urentul electric circula de la S la =i prin 'onctiunea rece. Tensiuni multmai mari se pot otine #olosind materiale semiconductoare pentru realizarea termocuplului. Metalelese pot ordona intr%o serie $ =i" Pt" P" -u" Ag" 0e" S" ast#el incat in oricare cuplu realizat curentul vacircula in 'onctiunea calda de la metalul a*at mai la stanga in serie catre cel a*at mai la dreapta.

In 4:6< Peltier a descoperit ca trecand curent electric prin 'onctiunea realizata cu doua metaledi#erite in #unctie de sensul curentului se asoare sau se cedeaza caldura P?@ proportionala cu

cantitatea de electricitate @ ce traverseaza 'onctiunea" acesta findefectul Peltier .

In 4:24 T!omson &lordul elvin( descopera ca intr%un conductor omogen ale carui capete sea*a la temperaturi di#erite se produce sau se asoare in mod reversiil caldura B!C @B proportionalacu cantitatea de electricitate deplasata B@B" efectul Thomson .

Coecientul Thomson B!B al unui material reprezinta cantitatea de caldura asorita saugenerata reversiil cand sarcina electrica unitate traverseaza doua puncte din material a carortemperatura di#era cu un grad -elsius sau elvin &D! SI F H&-C ( F H" util m H o-(.


4/5

Treuie precizat clar ca e#ectul T!omson este altceva decat e#ectul oule. In e#ectul oulematerialul se incalzeste su actiunea curentului electric" se genereaza caldura in mod ireversiil"indi#erent de sensul curentului electric si proportional cu patratul intensitatii lui" iar in e#ectul T!omsonse poate genera sau asori caldura in mod reversiil" depinzand de sensul curentului electric siproportional cu intensitatea lui.

Termocuplul

Termocuplul reprezinta un mi'loc de masurare a temperaturii cu o larga raspandire datoritaavanta'elor pe care le o#era #ata de alte mi'loace de masurare a temperaturii si anume$ are oconstructie simpla" pret de cost redus" interval mare de masura &%1,,o- +6,,,o-(" poate f conectat ladi#erite indicatoare" inregistratoare" semnalizare si comanda.

Termocuplul impreuna cu aparatul electric de masurat" poarta denumirea de pirometrutermoelectric. Masurarea temperaturii cu a'utorul termocuplurilor se azeaza pe legile #enomenelortermoelectrice. Tensiunea termoelectromotoare &t.t.e.m.(" care apare in circuitul celor doi conductoriomogeni care compun termocuplul" este rezultatul actiunii concomitente a e#ectului T!omson si ae#ectului Seeec>.

E#ectul T!omson reprezinta aparitia unei t.t.e.m. Ea intr%un conductor BaB "a carui capete se a*a

la temperaturi di#erite

Aplicatiile practice se azeaza pe trei legi de aza empirice si anume$

% legea metalelor omogene.Intr%un circuit termoelectric #ormat dintr%un singur metal omogen"nu poate aparea un curent termoelectric prin incalzirea acestuia)

% legea metalelor intermediare. Suma algerica a t.t.e.m. intr%un circuit compus dintr%un numaroarecare de materiale di#erite este zero" daca intreg circuitul se a*a la aceeasi temperatura)

% legea temperaturilor succesive sau intermediare. 7aca doua metale omogene" de naturadi#erita" produc o t.t.e.m. E4" cand 'onctiunile sunt la temperaturile T4 si T1 si o t.t.e.m. E1 cand 'onctiunile sunt la temperaturile T1 si T6" t.t.e.m. generata cand 'onctiunile sunt la temperaturile T4 si

T6 va f E4 +

E1.

Pirometrul

Pirometrul cu rezistenta de platina- se #oloseste de #aptul ca rezistenta electrica a frului deplatina creste odata cu temperatura. Acesta" inc!is intr%o carcasa de silica &ioid de siliciu%SiJ1(" epus in contact cu corpul cald. Rezistenta electrica e masurata cu a'utorul Puntii Wheatstone &un circuitelectric ce #oloseste trei rezistente cunoscute pentru a o a*a pe cea a unui al patrulea componentnecunoscut(" a*andu%se de aici temperatura. Un pirometru cu rezistenta de platina poate f #olositpentru temperaturi de pana la 41,,˚-" cu o acuratete de ,",4˚-.

Pirometrul optic- #oloseste lumina sau alta radiatie emanata de un oiect cald pentru a%imasura temperatura. Jc!iul uman a #ost primul pirometru optic%culoarea unui oiect ne spuneaproimativ cat de cald este. Pirometrele optice sunt #olosite pentru masurarea temperaturilor intre

41,, si 6,,,K-. Sunt mai corect denumite instrumente de masurare a radiatiilor" pentru ca masoararadiatia emanata de oiectele calde.

Un avanta' este acela ca instrumentul nu treuie introdus intr%un cuptor si epus calduriidistructive. Se poate aseza la o anumita distanta de acesta iar radiatia emanata printr%o desc!izaturadin peretele #urnalului &cuptorului( cade pe aparat.

-el mai comun pirometru optic este tipul ""cu flament ce dispareL. J lampa electrica si corpulcald sunt oservate prin ecrane de asortie iar curentul asigurat lampii este reglat pana cand celedoua oiecte arata la #el. Temperatura flamentului lampii poate f reglata de curent.


5/5

=iliografe

4.7amac!i E. Tunsoia % Electronica . E7P%=U-. 4

1.Gra; P.E. % L=azele electronici moderneL% vol. I%II" ETO" =U-. 4

6.acarescu A. %L7ispozitive semiconductoare%Manual de utilizareL ETO. =U- %

42

aparate pentru masurarea temperaturii

Documents