Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Методы и средства контактных электроизмерений температуры



 Другие рефераты
Парниковый эффект Парниковый эффект - глобальная экологическая проблема Парниковый эффект - миф или реальность? Механика Ньютона - основа классического описания природы

Министерство общего и профессионального образования
                            Российской Федерации
               Донской Государственный Технический Университет
                 кафедра "Метрология и управление качеством"
           _______________________________________________________



                              Реферат на тему:

         «Методы и средства контактных электроизмерений температур»



                                                                    Выполнил



                                                                    Проверил



                              г. Ростов-на-Дону
                                    2002

Введение

      Современная  термодинамика  определяет   температуру   как   величину,
выражающую  состояние  внутреннего  движения  равновесной   макроскопической
системы и определяемую внутренней энергией и внешними  параметрами  системы.
Непосредственно температуру измерить невозможно, можно лишь судить о ней  по
изменению внешних параметров,  вызванному  нарушением  состояния  равновесия
благодаря теплообмену с другими телами.
      Каждому  методу  определения  температуры,  в  основе  которого  лежит
зависимость между каким-либо  внешним  параметром  системы  и  температурой,
соответствует  определенная  последовательность   значений   параметра   для
каждого  размера  температуры,  называемая  температурной  шкалой.  Наиболее
совершенной шкалой является  термодинамическая  температурная  шкала  (шкала
Кельвина).   Практическая   ее   реализация   осуществляется    с    помощью
Международной  практической  температурной  шкалы  (МПТШ),   устанавливающей
определенное   число   фиксированных   воспроизводимых    реперных    точек,
соответствующих температуре фазового равновесия различных  предельно  чистых
веществ.
      Исходным эталоном температуры является комплекс изготовленных в разных
странах  мира  газовых  термометров,  по  показаниям  которых   определяются
численные значения реперных точек по отношению  к  точке  кипения  химически
чистой воды при давлении  101325  Па,  температура  которой  принята  равной
100,00°С(373,15 К точно). Для практического воспроизведения и хранения  МПТШ
международным соглашением  установлены  единые  числовые  значения  реперных
точек,  которые  с  развитием  техники  время  от   времени   уточняются   и
корректируются. Последняя корректировка была произведена в 1968 г.  Согласно
МПТШ—68  установлены  следующие  реперные  точки,  соответствующие  давлению
101325 Па: точка кипения кислорода —182,97 °С (90,18 К), тройная точка  воды
(при давлении 610 Па) +0,01 °С (273,16 К), точка  кипения  воды  +100,00  °С
(373,15 К), точки затвердевания: олова  +231,9681  °С  (505,1181  К),  цинка
+419,58 °С (692,73 К), серебра +961,93 °С (1235,08 К) и золота  +1064,43  °С
(1337,58 К).
      Весь  температурный  диапазон   перекрывается   семью   шкалами,   для
воспроизведения  которых  в  зависимости  от  области   шкалы   используются
различные методы: от 1,5 до 4 К — измерение давления паров гелия-4,  от  4,2
до 13,8 К — германиевые терморезисторы, от 13,8 до 273,16 К и от  273,16  до
903,89 К— платиновые терморезисторы от  903,89  до  1337,58  К  —  термопары
платинородий — платина, от 1337,58 до 2800 К  —  температурные  лампы  и  от
2800 до 100 000 К — спектральные методы.
      Огромный диапазон существующих  температур  (теоретически  максимально
возможное  значение  температуры  составляет  1012  К)   обусловил   большое
разнообразие  методов  их  измерения.   Наиболее   распространенные   методы
измерения температуры и области их применения приведены в таблице 1.
                                    [pic]
                                  Таблица 1

      Нас будут интересовать контактные методы и  средства  электроизмерения
температур.


1. Общие сведения о термоэлектрических преобразователях


                  1.1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.

                   ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

      Тепловым называется преобразователь, принцип действия которого основан
на тепловых процессах и естественной  входной  величиной  которого  является
температура. К таким преобразователям относятся термопары и  терморезисторы,
металлические   и   полупроводниковые.   Основным    уравнением    теплового
преобразования  является  уравнение  теплового  баланса,  физический   смысл
которого заключается в том, что все тепло,  поступающее  к  преобразователю,
идет  на  повышение  его  теплосодержания   QТС   и,   следовательно,   если
теплосодержание   преобразователя   остается   неизменным    (не    меняется
температура и агрегатное состояние), то количество  поступающего  в  единицу
времени тепла равно  количеству  отдаваемого  тепла.  Тепло,  поступающее  к
преобразователю,  является  суммой  количества  тепла  Qэл,  создаваемого  в
результате выделения в нем электрической мощности, и количества  тепла  Qто,
поступающего в преобразователь или отдаваемого им в  результате  теплообмена
с окружающей средой.
      Явление  термоэлектричества  было  открыто  в  1823  г.   Зеебеком   и
заключается в следующем. Если составить цепь из двух  различных  проводников
(или полупроводников) А и В, соединив их  между  собой  концами  (рис.  1а),
причем  температуру  ?1  одного  места  соединения   сделать   отличной   от
температуры  ?о   другого,   то   в   цепи   появится   э.д.с.,   называемая
термоэлектродвижущей силой (термо-э.д.с.) и  представляющая  собой  разность
функций температур, мест соединения проводников:
                         EAB(?1,?0) = f(?1) - f(?0).
      Подобная цепь называется термоэлектрическим преобразова  .  телем  или
иначе термопарой; проводники, составляющие термопару, — термоэлектродами,  а
места их соединения — спаями.
      [pic]
                                   Рис. 1
                                   Рис. 2

      При небольшом перепаде температур между спаями термо-э.  д.  с.  можно
считать пропорциональной разности температур: EAB = SAB??.
      Опыт показывает, что у любой пары однородных проводников подчиняющихся
закону Ома, величина термо-э.д.с. зависит только от  природы  проводников  и
от температуры спаев и не зависит от распределения температур между спаями.
      Явление термоэлектричества  принадлежит  к  числу  обратимых  явлений,
обратный эффект был открыт в 1834 г. Жаном  Пельтье  и  назван  его  именем.
Если   через   цепь,   состоящую   из   двух   различных   проводников   или
полупроводников, пропустить электрический ток, то тепло выделяется  в  одном
спае и поглощается в другом. Теплота Пельтье связана с силой  тока  линейной
зависимостью в отличие от теплоты Джоуля, и  в  зависимости  от  направления
тока происходит нагревание или охлаждение спая.
      Поглощаемая или  выделяемая  тепловая  мощность  пропорциональна  силе
тока,  зависит  от  природы  материалов,  образующих  спай,  характеризуется
коэффициентом Пельтье ?AB и равна qAB = ?AB?I.
      Во второй половине XIX в. Томсоном был открыт эффект, заключающийся  в
установлении  на  концах  однородного  проводника,  имеющего   температурный
градиент,  некоторой  разности  потенциалов  и  в  выделении  дополнительной
тепловой   мощности   при   прохождении   тока   по   проводнику,   имеющему
температурный  градиент.  Однако  э.д.с.  Томсона  и  дополнительное   тепло
настолько малы, что в практических расчетах ими обычно пренебрегают.
      На  рис.  1б   показана   принципиальная   схема   термоэлектрического
преобразователя, который в зависимости от положения переключателя  Кл  может
работать в режиме генератора электрической энергии (положение 1) и в  режиме
переноса тепла от источника с температурой ?  к  резервуару  с  температурой
?0.
      К.п.д. термоэлектрического генератора зависит от разности температур и
свойств материалов и для существующих материалов очень  мал  (при  ?? = 300°
не  превышае  ? = 13%,   а   при   ?? = 100°   значение   ? = 5%),   поэтому
термоэлектрические генераторы используются как  генераторы  энергии  лишь  в
специальных   условиях.   К.п.д.   термоэлектрического    подогревателя    и
холодильника также очень малы, и для  охлаждения  к.п.д.  при  температурном
перепаде 5° составляет 9%,  а  при  перепаде  40°  —  только  0,6%;  однако,
несмотря на столь низкие к.п.д., термоэлементы  используются  в  холодильных
устройствах.   В   измерительной   технике   термопары   получили    широкое
распространение для  измерения  температур;  кроме  того,  полупроводниковые
термоэлементы   используются   как   обратные   тепловые    преобразователи,
преобразующие электрический ток в тепловой поток и температуру.
      Термопара с  подключенным  к  ней  милливольтметром,  применяемая  для
измерения температуры, показана на рис. 2.
      Если один спай термопары, называемый  рабочим,  поместить  в  среду  с
температурой ?1, подлежащей измерению, а температуру ?2, других,  нерабочих,
спаев поддерживать постоянной, то f(?0) = const и
                      EAB(?1,?0) = f(?1) – C=  f1(?1).
независимо от того, каким  образом  произведено  соединение  термоэлектродов
(спайкой, сваркой и т. д.). Таким образом,  естественной  входной  величиной
термопары является температура ?1 ее рабочего спая, а выходной  величиной  —
термо-э.  д.  с.,  которую  термопара  развивает   при   строго   постоянной
температуре ?2 нерабочего спая.
Материалы, применяемые для  термопар.  В  табл.  2  приведены  термо-э.д.с.,
которые развиваются  различными  термоэлектродами  в  паре  с  платиной  при
температуре  рабочего  спая  ?1 = 100°  С   и  температуре  нерабочих  спаев
?2 = 0° С. Зависимость  термо-э.д.с.  от  температуры  в  широком  диапазоне
температур обычно нелинейна, поэтому данные  
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Тыныс алу жүйесі және оның жастық ерекшеліктері
Тема чести в произведениях русских писателей 19 века
Античная литература
Қаржылық жоспарлау


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ