Мир температурных измерений

повышенные в 2-3 раза термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс при сравнимых рабочих условиях; 

Кабельный термопреобразователь блочно-модульного исполнения

- возможность изгибать, укладывать в труднодоступные места, в кабельные каналы, приваривать, припаивать или просто прижимать к поверхности для измерения ее температуры, при этом монтажная длина может достигать 60-100 метров;

 - малый показатель тепловой инерции кабельных термопреобразователей позволяет применять их при регистрации быстропротекающих процессов;

• блочно-модульное исполнение термопреобразователей в защитных чехлах обеспечивает дополнительную защиту термоэлектродов от воздействия рабочей среды и возможность оперативной замены чувствительного элемента;
• универсальность применения в различных условиях эксплуатации, хорошая технологичность, малая материалоемкость.

 Повышенная стабильность кабельных термопар объясняется затруднением окисления термоэлектродов из-за ограниченного количества кислорода внутри кабеля, а также дополнительной защитой термоэлектродов от воздействия рабочей среды с помощью металлической оболочки и оксида магния.

 При работе в потоках жидкости или  газа, двигающихся с большой скоростью, а также при высоких давлениях и температурах, в агрессивных средах, кабельные термопреобразователи помещаются в защитные чехлы (гильзы), предохраняющие их от изгибов и разрушений, и служат в качестве сменных чувствительных элементов. Защитные чехлы имеют типовые габаритные размеры. Внешний вил преобразователя аналогичен традиционному внешнему виду промышленных термопар (рис. 4).

 При этом термопреобразователи блочно-модульного исполнения, сохраняя все преимущества кабельных, приобретают следующие достоинства:

- возможность  оперативной замены чувствительного элемента без демонтажа защитного чехла; -возможность одновременной поверки большого числа преобразователей вследствие малогабаритности демонтируемых кабельных чувствительных элементов;

• удешевление последующих поставок, так как при необходимости, заменять можно только наружный чехол или только чувствительный элемент.

 Определяющим фактором для обеспечения рабочего ресурса кабельного термопреобразователя блочно-модульного исполнения является полная герметичность и высокая жаростойкость занятного чехла.

 Эти результаты и данные дополнительных исследований позволят действительно рекомендовать кабельную термопару ТНН в качестве эталонного и универсального средства измерений температуры. 

Кварцевые датчики температур

Для измерения температуры традиционно используются резистивные и термопарные чувствительные элементы. Простота их изготовления и, как следствие, низкая стоимость, стандартность передаточных характеристик обусловили широкое распространение подобных чувствительных элементов. В то же время информационный сигнал с этих элементов в подавляющем большинстве случаев соизмерим, а часто и меньше уровня помех, что приводит к низкой точности измерений либо заставляет применять сложные (и дорогие) устройства обработки сигнала.

  Поэтому разработчики измерительной техники периодически обращаются к альтернативным принципам преобразования температуры в электрический сигнал и, в частности, к чувствительным элементам температуры, выполненным на основе пьезокварцевых резонаторов, обладающих высокой точностью и долговременной стабильностью характеристик преобразования.

  Датчики, построенные на основе пьезокварцевых чувствительных элементов, на выходе имеют частотный или цифровой сигнал, что определяет гораздо более высокую помехозащищенность по выходу, чем у приборов с аналоговым сигналом.

  Кварцевые резонаторы, применяемые в датчиках температуры, как правило, имеют  толщинносдвиговую моду колебаний и характеризуются следующими типовыми параметрами:

  - диапазон частот используемых резонаторов от 32 до 28000 кГц;

- температурный   коэффициент   частоты

(80-100)-10^-6 град^-1, что при частоте резонатора, равной 28 МГц, определяет температурную чувствительность датчика порядка 1000 Гц/°С;

  - диапазон рабочих температур от минус 
80°С до 300°С (известны примеры использования этих датчиков и в области криогенных температур);

  - габаритные размеры в среднем составляют 
12x8x3,2 мм.

  Благодаря бурному развитию производства электронных кварцевых часов несколько лет назад появились кварцевые резонаторы, кристаллический элемент которых имеет форму камертона. Такая форма обеспечивает высокую стабильность колебаний резонатора при очень малых размерах кристалла - 3x1x0,1 мм. Физические, метрологические и стоимостные параметры микрокамертонных резонаторов позволяют в настоящее время изготавливать миниатюрные (что особенно актуально для переносной, возимой и бортовой измерительной аппаратуры) дешевые датчики, одновременно обладающие высокими метрологическими характеристиками.

  Традиционным  предубеждением, сдерживающим более широкое использование кварцевых датчиков температуры в измерительной технике, является ссылка на нелинейность и индивидуальность статических характеристик, и, как следствие, трудоемкость обработки результатов.  

   Для этого направления измерительной техники бесспорно предпочтительны пьезокварце-вые датчики, так как они не требуют дополнительных преобразований выходного сигнала в частоту. В измерительный прибор, в основе которого лежит кварцевый чувствительный элемент, встраивается радиопередатчик небольшой мощности, достаточной для передачи данных на стационарную станцию измерения параметров. Расстояние от датчика до станции составляет порядка 1-5 км. Эти комплексы датчики - базовая станция" могут найти применение в тех местах, где прокладка электрического   кабеля затруднена, а иногда и экономически  нецелесообразна.

  Датчики, построенные на пьезокварцевых 1 резонаторах, способны измерять, кроме температуры, давление, влажность, массу и другие физические параметры. По разрешающей 3 способности, точности и стоимости  датчики на пьезокварцевых резонаторах во многих случаях превосходят первичные преобразователи, выполненные на основе других физических принципов. Это позволяет относительно просто и эффективно реализовать многопараметрические измерительные системы, и пользующие единый подход к построению устройств обработки информации о разных физических величинах. Примером могут служить метеорологические станции, у которых температура, влажность, атмосферное давление измеряются с помощью пьезокварцевых резонаторов на пунктах сбора климатически параметров, а оттуда информация поступает на стационарную измерительную станцию, с рубежом такие комплексы с успехом применяются даже для фермерских хозяйств и позволяют принимать оперативные решения г управлению хозяйствами.