Термометры с механическими резонаторами — КиберПедия 

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Термометры с механическими резонаторами

2017-10-09 489
Термометры с механическими резонаторами 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

 

В них применя­ются струнные, камертонные, язычковые, консольные, дисковые и другие виды твердотельных резонаторов. В качестве темпера­турно-зависимого управляемого параметра в таких резонаторах используются жесткость, момент инерции резонатора или тем­пературные напряжения в резонаторе. Из твердотельных резона­торов для измерения температуры до 500-700 К наибольшее распространение получили пьезокварцевые резонаторы, отличаю­щиеся высокой линейностью характеристики f = F (T).

 

 

Рисунок 1.6 - Структурная схема устройства датчика цифрового термометра с механиче­ским резонатором

Для измерения более высоких температур применяются резонаторы из тугоплавких материалов, выполненные в виде цилиндра, консоли или камертона. На рисунке 1.6 показана структурная схема устройства датчика цифрового термометра с механиче­ским резонатором, работающим в режиме вынужденных колеба­ний. Термометр предназначен для измерения температуры в ядер­ных реакторах. Резонатор 1, имеющий форму камертона, выпол­нен как одно целое со стержнем 2, являющимся акустической линией для передачи сигналов запроса и ответа. Функции воз­будителя и приемника колебаний совмещает обратимая магнито­электрическая система 3, состоящая из постоянного магнита N - S и обмотки ω, подключенной к измерительному устройству 4. По­следнее содержит перестраиваемый генератор импульсов в виде свободного мультивибратора, период колебаний которого сравни­вается с периодом свободных колебаний резонатора, выделяемых из эхо-декремента ответного сигнала. Разность периодов приво­дится к нулю системой автоматической подстройки частоты ге­нератора, которая измеряется цифровым частотомером 5 и несет информацию о температуре в месте расположения резонатора. Камертонный резонатор изготовляется с акустической линией из жаропрочных материалов - молибдена, вольфрама, иридия или сапфира. Для хорошего теплового контакта с газом-теплоноси­телем датчик выполняется без защитного кожуха.

Частота колебаний свободносвязанного стержня зависит от скорости звуковых колебаний в материале с, длины l и ширины зубцов камертона b:

f = cb / l 2. (1.10)

Для зонда из сапфира диаметром 3 мм и длиной 254 мм резо­нансная частота равна 150 кГц. Градуировка термометра произ­водится в пламени, температура которого измеряется термопа­рой. До температур 1900 oC нестабильность градуировочной ха­рактеристики не более ±2 oC.

В пьезокварцевых термометрах в качестве термочувствитель­ных датчиков используются кварцевые резонаторы Y-среза, АС-среза или LС-среза, имеющие относительно большой коэффи­циент термочувствительности - порядка 10-4 K-l. Датчик пред­ставляет собой кварцевый диск или линзу, помещенные в герме­тичный корпус. Обычно кварцевый термометр состоит из двух автогенераторов, в одном из которых используется термочувст­вительный кварц, являющийся датчиком температуры, а в дру­гом - пьезокварц АТ-среза с малым коэффициентом термочув­ствительности (10-6-10-7 K-l). Разность частот этих генерато­ров, измеряемая цифровым частотомером, пропорциональна измеряемой температуре. Генераторы обычно работают на ча­стоте в десятки мегагерц. Рабочий диапазон температур кварце­вых термометров составляет от -196 до +500 oC. При более высоких температурах возникают микротрещины, понижающие стабильность характеристик термометра. Чувствительность зави­сит от конструкции резонатора, типа среза и в известных кварце­вых термометрах находится в пределах 20-2850 Гц/К. Погреш­ность линейности равна 0,02 oC в диапазоне температур от 0 до + 100 oC и 0,15 oC - в диапазоне от -40 до + 250 oC. Теоретиче­ский порог чувствительности составляет 1·10-7 К, практически достигнут порог 10-6-10-4 К при добротности кварца Q=5·106. Недостатком кварцевых термометров является большое время установления показаний (десятки секунд) за счет плохой тепло­проводности между защитным корпусом датчика и чувствитель­ным элементом. Для измерения температуры в спокойной воз­душной среде с погрешностью 0,01 oC необходимо время до 30 мин. Увеличение быстродействия кварцевых термометров до­стигается уменьшением габаритов датчика, заполнением корпуса датчика гелием, а также созданием непосредственного теплового контакта выводов кварцевого элемента с исследуемой средой.

 


Поделиться с друзьями:

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.006 с.