Widerstandsthermoelemente. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Sensoren Wärmewiderstandswandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Handbuch für Elektriker

Arbeitsprinzip thermische Konverter Der Widerstand (Thermistoren) basiert auf der Änderung des elektrischen Widerstands von Leitern und Halbleitern in Abhängigkeit von der Temperatur (siehe oben).

Platin-Thermistoren sind für die Messung von Temperaturen im Bereich von -260...+1100 °C ausgelegt. In der Praxis werden häufig günstigere Kupferthermistoren verwendet, deren Widerstand linear von der Temperatur abhängt.

Der Nachteil Kupfer zeichnet sich durch seinen geringen spezifischen Widerstand und seine leichte Oxidation bei hohen Temperaturen aus, wodurch die endgültige Einsatzgrenze von Kupfer-Widerstandsthermometern auf eine Temperatur von 180 °C begrenzt ist. In Bezug auf Stabilität und Reproduzierbarkeit der Eigenschaften sind Kupfer-Thermistoren Platin-Thermistoren unterlegen. Nickel wird in kostengünstigen Sensoren für Messungen über verschiedene Raumtemperaturen hinweg verwendet.

Halbleiterthermistoren (Thermistoren) haben einen negativen oder positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands, dessen Wert bei 20 °C (2-8)/10 beträgt^-2 (°C)^-1, also eine Größenordnung größer als die von Kupfer und Platin. Halbleiter-Thermistoren haben bei sehr kleinen Abmessungen hohe Widerstandswerte (bis zu 1 MOhm). Metalloxide werden als Halbleitermaterialien verwendet: Halbleiter-Thermistorentypen KMT - eine Mischung aus Oxiden von Kobalt und Mangan und MMT - Kupfer und Mangan.

Halbleiter-Temperatursensoren weisen eine hohe zeitliche Stabilität der Kennlinien auf und werden zur Temperaturänderung im Bereich von 100 bis 200 °C eingesetzt.

Thermoelektrische Wandler (Thermoelemente) - Dies sind Geräte, deren Funktionsprinzip auf dem thermoelektrischen Effekt basiert. Dieser Effekt besteht darin, dass bei einem Temperaturunterschied zwischen den Verbindungen (Übergängen) zweier unterschiedlicher Metalle oder Halbleiter im Stromkreis eine elektromotorische Kraft auftritt, die als thermoelektromotorische Kraft (abgekürzt) bezeichnet wird thermoEMF).

In einem bestimmten Temperaturbereich können wir davon ausgehen, dass die ThermoEMF direkt proportional zur Temperaturdifferenz T = T ist₁ - T.₀ zwischen der Verbindungsstelle und den Enden des Thermoelements.

Die miteinander verbundenen Enden des Thermoelements, die in das Medium eingetaucht sind, dessen Temperatur gemessen wird, werden als Arbeitsende des Thermoelements bezeichnet. Die Enden, die in der Umgebung liegen und üblicherweise über Drähte mit dem Messkreis verbunden sind, werden als freie Enden bezeichnet. Die Temperatur dieser Enden muss konstant gehalten werden. Unter dieser Bedingung ist thermoEMF E_T hängt nur von der Temperatur T ab₁ Arbeitsende:

wobei C ein vom Material der Thermoelementleiter abhängiger Koeffizient ist.

Die von Thermoelementen erzeugte EMF ist relativ gering. Sie überschreitet nicht 8 mV pro 100 °C und überschreitet in der Regel 70 mV im Absolutwert nicht. Mit Thermoelementen können Sie Temperaturen im Bereich von -200 bis +2200 °C messen.

Die am häufigsten verwendeten Materialien für die Herstellung thermoelektrischer Wandler sind Platin, Platinrhodium, Chromel und Alumel.

Thermoelemente haben folgendes Vorteile:

einfache Herstellung und Zuverlässigkeit im Betrieb;
Billigkeit;
Mangel an Energiequellen;
Möglichkeit von Messungen in einem breiten Temperaturbereich.

Daneben sind Thermoelemente auch durch einige gekennzeichnet Mängel:

weniger als Thermistoren, Messgenauigkeit;
das Vorhandensein einer erheblichen thermischen Trägheit;
die Notwendigkeit, die Temperatur der freien Enden zu korrigieren;
die Notwendigkeit, spezielle Verbindungsdrähte zu verwenden.

Infrarotsensoren (Pyrometer) - Hierbei handelt es sich um Geräte, die Strahlungsenergie von erhitzten Körpern nutzen, wodurch Sie die Oberflächentemperatur aus der Ferne messen können.

Pyrometer werden unterteilt in drei Kategorien:

Strahlung;
Helligkeit;
Farbe.

Strahlungspyrometer werden zur Messung von Temperaturen von 20 °C bis 2500 °C eingesetzt und das Gerät misst die integrale Strahlungsintensität eines realen Objekts.

Helligkeit (optische) Pyrometer Wird zur Messung von Temperaturen von 500 °C bis 4000 °C verwendet. Das Funktionsprinzip basiert auf dem Vergleich der Helligkeit des untersuchten Objekts in einem engen Teil des Spektrums mit der Helligkeit eines Referenzemitters (fotometrische Lampe).

Farbpyrometer basieren auf der Messung des Verhältnisses der Strahlungsintensitäten bei zwei Wellenlängen, die üblicherweise im roten oder blauen Teil des Spektrums ausgewählt werden; zur Messung von Temperaturen im Bereich von 800 °C.

Mit Pyrometern können Sie die Temperatur an schwer zugänglichen Stellen und die Temperatur von sich bewegenden Objekten messen, also hohe Temperaturen, bei denen andere Sensoren nicht mehr funktionieren.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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