Метеорологические датчики контроля среды
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?арца является создание генераторов частоты с очень высокой стабильностью, в частности, температурной. Для этого пластинку кварца выбирают с такой кристаллографической ориентацией, при которой влияние изменений температуры на частоту кварцевого генератора минимально. При использовании кварца в качестве датчика температуры, наоборот, пластинку выбирают с такой кристаллографической ориентацией, при которой частота генератора является квазилинейной функцией температуры кварцевой пластинки. Изготовленный таким образом датчик обладает высокими точностью и чувствительностью. Дополнительными достоинствами кварцевого термометра являются высокая точность измерений, независимость от шума, который вносит передача информации, и простота преобразования частотной информации в цифровую.
Конструкция и метод измерения
Датчик температуры представляет собой пластинку кварца, помещенную в стальной корпус, заполненный гелием для увеличения тепловой проводимости между кварцем и корпусом датчика. Кварцевая пластинка, связанная проводами с активным элементом, образует в совокупности генератор, создающий измерительный сигнал еm:
em=Emcos?mt,
где ?m= 2?fm, fm=fo+?f и ?f=S(T-T0)=ST, если RT0=0С.
Кварцевый генератор опорной частоты создает сигнал er с частотой fо, практически не зависящий от температуры окружающей среды:
er=Ercos?0t (?0=2?f0).
Сигналы em и er поступают на вход преобразователя частоты, например умножителя, на выходе которого снимается напряжение ??о:
??о = kemer=E?0 (cos(?m - ?r)t+ cos(?m + ?r)t)
С помощью низкочастотного фильтра отсекаются верхние частоты, учитываемые членом cos (?m + ?r)t, и тогда
?0=Е0 cos (?m - ?r) t = E0 cos2? ?ft .
Определив с помощью частотомера величину ?f и зная S, можно найти температуру T= ?f /S.
Пример. Кварцевый термометр фирмы Hewlett - Packard имеет следующие метрологические параметры: диапазон измерений -80- +250C; нелинейность 0,05% в указанном выше диапазоне измерений (что в десять раз меньше соответствующей величины для платинового термометра сопротивления в том же интервале температур); чувствительность 1000Гц/С; разрешающая способность 0,0001 С; погрешность, обусловленная гистерезисом, 0,05C; быстродействие (температурная постоянная времени) 2,5 с в потоке воды со скоростью 22 м/с.
2.6 Измерение температуры на движущихся телах
При измерении температуры на внешней поверхности наиболее эффективен метод оптической пирометрии. Когда же нужно измерить температуру внутри движущегося тела, датчик размещают в точке измерения, и тогда основная трудность заключается в способе передачи информации к стационарной измерительной цепи. Можно предложить несколько решений этой проблемы.
. Скользящие контакты в случае вращающихся деталей. Они создают опасность введения в измерительную цепь переменных сопротивлений контакта, паразитных э. д. с. термоэлектрической природы и шума.
. Вращающийся трансформатор. Первичная обмотка - индуктор - размещается на вращающейся детали и соединена с термопарой; протекающий по ней ток зависит от температур измерительного и опорного спаев. Вторичная обмотка, которая неподвижна, представляет собой якорь, с клемм которого снимается напряжение, зависящее от э.д.с. Зеебека термопары с вращающейся обмоткой.
. Пассивная индуктивная связь.