менение открытых или закрытых спаев, как это показано на рис. 4.3. Третья форма термопар является спаем фольги, смонтированной на некоторой подложке (рис. 4.4). Фольга может представлять собой магнитную пленку, легко прикрепляемую к любой ферромагнитной поверхности, температура которой измеряется.

Термопары прочны и экономичны, поскольку их точность основывается на эталонных значениях температуры, требования к воспроизведению которой не являются чрезмерно высокими. Они обладают довольно хорошими динамическими свойствами, так как имеют миниатюрный чувствительный элемент и могут быть использованы в широком диапазоне температур.

Другие термопары

В последние годы появились разнообразные методы измерения температуры термометрическими средствами. Полупроводниковые температурные чувствительные элементы, выполненные в виде интегральных схем, генерируют на своих выходах электрический ток, пропорциональный абсолютной температуре. Такие измерительные преобразователи обладают достаточно хорошей линейностью и имеют чувствительность порядка 1 мкА выходного тока на один градус Кельвина.

Схема их подключения к измерительной цепи аналогична термисторам, однако они более эффективны для работы в дистанционных измерительных системах, в которых ток, генерируемый чувствительным элементом, не изменяется для любой измеряемой температуры. Поэтому сопротивлением соединительных проводов и падением напряжения на них можно пренебречь.

Другие типы полупроводниковых чувствительных элементов генерируют на выходе напряжение,, пропорциональное температуре. Например, один из таких приборов имеет выходное напряжение 10 мВ на один градус Кельвина.

Полупроводниковые чувствительные элементы основаны, конечно, на принципе пропорционального изменения тока р - п-переходов или .напряжения на переходе в зависимости от температуры. В конечном счете все простейшие полупроводниковые диоды на основе германия, кремния, арсенида галлия и других материалов могут быть использованы в качестве чувствительных эле-

S4 •

jjeHTOB измерительных преобразователей температуры. Отрицательный температурный коэффициент р - п-пе-реходов означает, что напряжение на переходе падает яримерно на 2 мВ на каждый градус Кельвина.

Характеристики транзисторов также изменяются в зависимости от температуры, и. это позволяет их применять для измерения температуры. Верхний диапазон измеряемых температур ограничивается током утечки полупроводниковых переходов. Последние используются для измерения температур в диапазоне от -50 до + 150°С.

Радиационная пирометрия

Все ранее рассмотренные первичные измерительные преобразователи относятся к термометрическим преобразователям, т.е. к преобразователям, основанным на прЯлМом контакте с телом, температура которого измеряется. Радиаыионная пирометрия представляет собой науку об измерениях температуры тела без непосредственного контакта с ним, т;е. с использованием энергии излучения нагретого тела, ее регистрации и отображения в единицах температуры.

Пирометр - это первичный измерительный преобразователь температуры, который определяет энергию излучения тела. По своей природе он является дистанционным (бесконтактным) первичным измерительным преобразователем.

в общем случае пирометр представляет собой целую систему, содержащую в себе: 1) совокупность оптических линз для фокусировки энергии излучения на преобразующем элементе; 2) преобразующий элемент для восприятия энергии излучения; 3) электронные схемы для сопряжения преобразующего элемента с последующими блоками системы.

Все типы пирометров основаны на излучении тепла телом, температура которого измеряется. Принцип работы, прибора показан на рис. 4.5, где сам пирометр изображен в виде ящика с отверстием, через которое энергия излучения проходит от тела к преобразующему элементу. Количество энергии, исходящей от тела, зависит от его температуры и способности к излучению. Последняя для данного тела является неизменной и определяется материалом тела.

На первый взгляд, количество энергии, подаваемое в пирометр, зависит от расстояния до тела: энергия обратно пропорциональна квадрату расстояния между пи.

Излучающее тело

Гопобка

элемент

Рис. 4.5. Принцип действия радиационного пирометра

рометром и телом (рис. 4.6,а). Другими словами, количество энергии, достигающей преобразующего элемента, уменьшается пропорционально квадрату расстояния от тела. Однако площадь поверхности тела, которую «видит» преобразующий- элемент пирометра, увеличивается пропорционально квадрату расстояния до тела (рис. 4.6,6).

Гоберхность тела

Положение 1

Поверхность тела

Положение Z

Положение 1

Положение 2

Рнс. 4.6. Иллюстрация того, что расстояние от пирометра до тела, температура которого измеряется, не изменяет выхода пирометра