Измеритель температуры на основе терморезистивного металлического измерительного преобразователя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ        ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное образовательное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт:  ИНК

Направление (специальность):  Приборостроение

Курсовая работа

по дисциплине «Физические основы получения информации»

Измеритель температуры на основе терморезистивного металлического измерительного преобразователя.

Исполнитель:      

Руководитель:            

.

1. Краткий обзор измерительных преобразований, пригодных для решения поставленной задачи. Достоинства и недостатки этих преобразований.

Термоэлектрическое измерительное преобразование:

Термоэлектрическое измерительное преобразование основано на использовании термоэлектрического эффекта, сущность которого заключается в возникновении термо-эдс в цепи, состоящей из двух разнородных проводников или полупроводников (термоэлектродов) при различных температурах их спаев.[pic 1]

Возникновение термо-эдс  в замкнутой электрической цепи из двух проводников a и b (рис. 1) при различных температурах θ1 и θ2 их соединений (спаев) объясняется суммарным действием двух термоэлектрических эффектов: явления Томсона и явления Зеебека.[pic 2]

Явление Томсона заключается в установлении на концах проводника, имеющего температурный градиент (рис. 2), некоторой разности потенциалов     (∆θ). Для случая однородного проводника величина эдс (∆θ) прямопропорциональна разности температур ∆θ = θ2 − θ1:  [pic 5][pic 3][pic 4]

(∆θ)  =  ∆θ ) ,[pic 6][pic 7]

 где  − коэффициент Томсона для данного материала проводника. Причиной возникновения эдс Томсона является диффузия электронов от более нагретого конца к холодному.[pic 8]

[pic 9]

Рис.2. Возникновение в проводнике эдс Томсона при разной температуре его концов: θ1 < θ2

Явление Зеебека заключается в возникновении в месте контакта двух разнородных проводников (рис. 3.) эдс (θ), являющейся функцией температуры контакта θ. В первом приближении контактная эдс Зеебека прямопропорциональна температуре контакта:[pic 10]

(θ)=  θ ) ,[pic 11][pic 12]

где  – коэффициент, зависящий от сочетания контактирующих материалов.[pic 13]

[pic 14]

Рис.3. Возникновение эдс Зеебека в месте контакта двух разнородных проводников:  < [pic 15][pic 16]

Возникновение контактной эдс объясняется различной энергией выхода электронов для различных материалов. В случае если энергия выхода электронов из материала проводника a больше энергии выхода электронов из материала проводника b, число электронов , перешедших из a в b, будет меньше числа электронов , перешедших из b в a. В результате проводник a приобретет отрицательный потенциал относительно проводника b.[pic 17][pic 18]

Ряд металлов, в котором впереди стоящий приобретает положительный потенциал по отношению к последующему, получил название ряда Вольта:

(+) Al Zn Sn Cd Pb Sb Bi Hg Fe Сталь Cu Ag Au V Pt Pd (−).

Суммарная термо-эдс в электрической цепи рис. 8.6 равна сумме всех возникающих в ней эдс:

(∆θ)-(∆θ)+(θ2)-(θ1),[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]

где (∆θ) и (∆θ) – эдс Томсона, возникающие соответственно в проводниках a и b; (θ1) и (θ2) – эдс Зеебека, возникающие соответственно в первом и втором спаях. Знаки слагаемых учитывают различные направления эдс.[pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]