Kaip veikia skirtingų tipų temperatūros jutikliai? Paaiškinimas paprastais žodžiais

  • Dec 14, 2020
click fraud protection

Gamybos procesuose temperatūros kontrolė yra visur, leidžianti pasirinkti tinkamą darbo režimą arba sekti medžiagos būklės pokyčius. Temperatūros režimas yra vienodai svarbus tiek įjungiant orkaitę virtuvėje, tiek aukštakrosnėse lydant plieną, o nukrypimas nuo įprasto veikimo gali sukelti nelaimingų atsitikimų ir žmonių sužalojimus. Norint išvengti nemalonių pasekmių ir užtikrinti, kad būtų galima reguliuoti šildymo laipsnį, naudojamas temperatūros jutiklis.

Termoelektriniai

Termoelektrinis jutiklis pagrįstas termoporos principu (žr. 1 paveikslas) - visi metalai turi tam tikrą valentingumą (laisvųjų elektronų skaičius išorinėse atomų orbitose, kurie nėra susiję su standžiais ryšiais). Veikiami išorinių veiksnių, suteikiančių papildomą energiją laisviesiems elektronams, jie gali palikti atomą, sukurdami įkrautų dalelių judėjimą. Sujungus du metalus, turinčius skirtingą elektronų išsiskyrimo ir vėlesnio sankryžos potencialą, atsiras potencialų skirtumas, kuris vadinamas Seebecko efektu.

Paveikslėlis: 1. Termoporos įtaisas
Paveikslėlis: 1. Termoporos įtaisas
instagram viewer

Puslaidininkis

Jie gaminami remiantis tam tikros srovės įtampos charakteristikų kristalais. Tokie temperatūros jutikliai veikia puslaidininkinio jungiklio režimu, panašiu į klasikinį bipolinį tranzistorių, kur kaitinimo laipsnis yra palyginamas su potencialo tiekimu į pagrindą. Kylant temperatūrai, puslaidininkio jutiklis pradės teikti didesnę srovės vertę. Paprastai pats puslaidininkis nenaudojamas šildymui matuoti, bet yra sujungtas per stiprintuvo grandinę (žr. 2 paveikslas).

Paveikslėlis: 2. Puslaidininkio jutiklio prijungimas per stiprintuvą

Jie pasižymi plačiu matavimų diapazonu ir galimybe reguliuoti jutiklį pagal įrangos veikimo parametrus. Tai labai tikslus tipas, mažai priklausantis nuo veikimo trukmės. Jie turi mažus matmenis, todėl lengvai montuojami grandinėse, radijo elementuose ir kt.

Pirometrinis

Jie dirba specialių jutiklių - pirometrų - sąskaita, kurie leidžia užfiksuoti menkiausius bet kurio objekto darbinio paviršiaus temperatūros svyravimus. Tiesiogiai pats jutimo elementas yra matrica, kuri reaguoja į tam tikrą temperatūros diapazono dažnį. Šis principas yra pagrindas matavimams bekontakčiu termometru, kuris plačiai paplito kovojant su koronavirusu. Be to, jų naudojimas aktyviai naudojamas struktūrinių elementų, įrangos, pastatų ir konstrukcijų terminio vaizdavimo kontrolei.

Paveikslėlis: 3. Pirometrinio jutiklio veikimo principas

Termorezistentas

Tokie temperatūros jutikliai yra pagaminti remiantis termistorais - prietaisais, turinčiais tam tikrą atsparumo priklausomybę nuo pagrindinės medžiagos įkaitimo laipsnio. Kylant temperatūrai, keičiasi ir rezistoriaus laidumas, todėl galite stebėti norimo objekto būseną.

Pagrindinis termorezistento jutiklio trūkumas yra nedidelis matuojamos temperatūros diapazonas, tačiau jis sugeba pateikti gerą matavimo žingsnį ir aukštą tikslumą dešimtosiomis ir šimtosiomis laipsnių dalimis Celsijaus. Dėl to jie dažnai įtraukiami į grandinę naudojant stiprintuvą, kuris išplečia veikimo ribas.

Akustinė

Akustiniai temperatūros jutikliai veikia garso perdavimo greičio nustatymo principu, priklausomai nuo medžiagos ar paviršiaus temperatūros. Pats jutiklis lygina šaltinio generuojamo garso greitį, kuris skirsis priklausomai nuo įkaitimo laipsnio (žr. 4 paveikslas). Šis tipas yra nekontaktinis ir leidžia atlikti matavimus sunkiai pasiekiamose vietose arba prie didelės rizikos objektų.

Paveikslėlis: 4. Garso temperatūros jutiklis

Pjezoelektrinis

Jutiklio veikimas pagrįstas kvarcinio kristalo virpesių sklidimo poveikiu praeinant elektros srovei. Bet, priklausomai nuo aplinkos temperatūros, kristalų virpesių dažnis taip pat pasikeis. Temperatūros pokyčių fiksavimo principas yra vibracijos dažnio matavimas ir palyginimas su nustatytu skirtingų temperatūrų rodiklių kalibravimu.