Таким образом, излучение, достигающее пирометра, не зависит от его расстояния до тела (при условии, что поверхность тела полностью заполняет область «видения» пирометра). Отсюда следует, что при известной способности тела к изучению пирометр непосредственно регистрирует температуру тела.

Преобразующий элемент устройства может быть выполнен в форме любого из ранее рассмотренных преобразователей для измерения температуры. Обычно в пирометрах используются для этой цели термопары, резистивные чувствительные элементы (они называются бо-* лометрами) или. полупроводниковые приборы. Как правило, пирометры представляют собой довольно громоздкие приборы, однако их последние модификации отличаются небольщими размерами за счет использования в них чувствительных элементов, измеряющих излучение непосредственно на основе фотоэлектрического или пироэлектрического эффекта и выполненных в виде интегральных схем. Такие пироэлектрические детекторы имеют в своем составе все три основные части пирометра, но в миниатюре. Они недороги, устойчивы к внещ-ним воздействиям и способны непосредственно сопрягаться с элементами измерительной системы.

Пирометрический эффект определяется свойствами керамической пластины: при нагревании в процессе изготовления в электрическом поле в пластине происходит упорядочение кристаллических диполей. Когда материал охлаждается, это упорядочение в той или иной мере сохраняется, что приводит к эффективному формированию конденсатора. Температура пластин определяет точную степень упорядоченности, поэтому заряд на конденсаторе также изменяется в зависимости от температуры.

Перестраиваемые фильтры, расположенные перед окном пирометра, позволяют сделать Прибор чувствительным к различным частям излучаемого спектра. Интегральный полевой транзистор затем производ:ит усиление сигнала и сопряжение преобразующего элемента с другими частями измерительной системы.

Поскольку пироэлектрические детекторы воспринимают температуру дистанционно, т.е. без физического [(нтакта, они могут применяться для обнаружения того рш иного тела, образуя основу детекторов наличия или [приближения предметов.

Термостаты

Термостаты представляют собой обычный тип температурных преобразователей с открытым или закрытым одним или несколькими электрическими контактами, определяющими прохождение определенной температурной точки. Они реализуют скорее дискретный, нежели непрерывный способ восприятия температуры. По этой причине их называют иногда температурными переключателями и редко используют в измерительных системах. Однако довольно часто они применяются в системах- управления, когда требуется лишь, чтобы температура не превышала некоторого значения или не опускалась ниже установленного уровня. Примером такого прибора является домашний комнатный термостат.

Чаще всего в конструкцию термостата входит биметаллический чувствительный элемент, в котором два металла с различными коэффициентами температурного расширения механически соединены друг с другом в виде ленты. Когда температура изменяется, длина каждого индивидуального слоя металла изменяется различным образом, полоска (лента) изгибается и замыкает электрический контакт.

Полупроводниковые термостаты, обладающие такими же характеристиками, как и биметаллические, также находят широкое применение. Полностью твердотельные, без подвижных частей, эти приборы функционируют как высокоомные сопротивления (приблизительно 100 кОм), когда внешняя температура ~не превышает значения, при котором происходит их переключение. Если же температура превышает установленное значение, то сопротивление термостата резко снижается (приблизительно до 100 Ом). Термостаты могут работать в широком диапазоне номинальных точек переключения (в градусах Цельсия). Однако на практике используются точки переключения, отличающиеся от номинального значения температуры на ±5°С.

ГЛАВА 5

ИЗМЕРЕНИЯ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Измеряемые величины, рассматриваемые в этой главе (ускорение, перемещение, сила, масса, движение, положение, скорость, напряжение, усилие, момент, вибра--ция), а также соответствующие первичные преобразователи определяют механику твердых тел.

Деформация, напряжение

Наиболее распространенным преобразователем для обнаружения и измерения деформации и напряжения является тензометр, содержащий тонкий проводящий или полупроводниковый элемент, смонтированный на поверхности, которая подвергается деформации или напряжению. Когда эта поверхность испытывает малые растяжения и сжатия под действием силы, аналогичные ке испытания «ощущает» и тензометр, в результате чего изменяется сопротивление преобразователя вследст-1ие пьезоэлектрического эффекта,

Хотя тензометры - это детекторы, обнаруживающие деформацию только в том месте поверхности, где они размещены, деформации могут быть вызваны различными измеряемыми величинами. Поэтому эти приборы по-, зволяют регистрировать давление, массу, напряжение, момент и др.

Тензометры характеризуются двумя основными параметрами: коэффициентом тензочувствительности и сопротивлением. Коэффициент тензочувствительности представляет собой отнощение изменения сопротивления тензометра в процентах к изменению длины в процентах.

Существует несколько типов тензометров. Простейшим из них является одиночный преобразователь пленочного типа, поддерживаемый полиэфиром. В нем металлическая пленка с помощью фототравления преобразуется . в тензометр. Благодаря применению такой технологии достигаются небольшие размеры прибора (менее 1 мм) и высокая устойчивость по отношению к внешним температурам и нагрузкам.

Преобразователи с двумя и более тензометрическимн элементами также находят широкое распространение . и имеют множество форм исполнения. Когда два тензо-