Для измерения температуры наиболее часто используются резистивные или полупроводниковые датчики, термопары. Для измерения высоких температур используются пирометры.
Полупроводниковые датчики, для линейности характеристики которых в них используется p-n-переход в режиме прямого смещения, позволяют получить термометры для измерения температур в диапазоне от –50 до +150°С.
Чтобы ослабить влияние технологического разброса величины начального значения напряжения на p-n-переходе и для увеличения коэффициента передачи чувствительного элемента, несколько p-n-переходов в чувствительном элементе могут включаться последовательно.
В качестве резистивных датчиков температуры в промышленности широко применяются платиновые или медные сопротивления. Наиболее широко распространенными стандартами являются стандарты, представленные в табл.1.1.
Таблица 12.1
|
Стандарт |
R| t = 0°C, Ом |
DR/°C, Ом |
|
50М |
50 |
0,2 |
|
100М |
100 |
0,4 |
|
50Р |
50 |
0,2 |
|
100Р |
100 |
0,4 |
Для преобразования информации от резистивных датчиков обычно используются схемы измерительных преобразователей, которые имеют компенсацию начального значения сопротивления датчика. К таким схемам относятся мостовые или дифференциальные схемы включения. В схеме (рис.1.12, а) в качестве дифференциального усилителя (DA1)используют схему ОУ с высокоимпедансным входом.
Рис. 12.12
Баланс моста соблюдается при Rд = Rо, т.е.
, (12.1)
где RL — сопротивление линии связи. Для получения полностью сбалансированного моста обычно R1 = R2 = R3 = Ro.
Влияние сопротивления линии связи RL на выходное напряжение моста будет существенно ослаблено благодаря автоматическому перераспределению тока Iмежду плечами моста (I1, I2). Входное напряжение усилителя DA1 при этом будет пропорционально изменению сопротивления датчика.
Медные датчики позволяют измерять температуру в пределах от -100 до +200°С, платиновые — от -200 до +500°С. Для измерения температуры в более широком диапазоне используются датчики на основе термопар. Учитывая, что термо-ЭДС пропорциональна разности температур горячего и холодного спаев датчика, при построении приборов необходимо компенсировать температуру холодного спая, для чего могут использоваться медные или полупроводниковые измерители температуры холодного спая. Такие типы датчиков (рис.1.12,б) позволяют измерять температуры до 1000°С.