Т ермоэлектрический метод измерения температуры.
Существуют два основных способа для измерения температур — контактные и бесконтактные. Контактные способы основаны на непосредственном контакте измерительного преобразователя температуры с исследуемым объектом, в результате чего добиваются состояния теплового равновесия преобразователя и объекта. Этому способу присущи свои недостатки. Температурное поле объекта искажается при введении в него термоприемника. Температура преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта. Верхний предел измерения температуры ограничен свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики. Кроме того, ряд задач измерения температуры в недоступных вращающихся с большой скоростью объектах не может быть решен контактным способом.
Бесконтактный способ основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой через лучеиспускание и воспринимаемой на некотором расстоянии от исследуемого объема. Этот способ менее чувствителен, чем контактный. Измерения температуры в большой степени зависят от воспроизведения условий градуировки при эксплуатации, а в противном случае появляются значительные погрешности. Устройство, служащее для измерения температуры путем преобразования ее значений в сигнал или показание, называется термометром (ГОСТ 13417-76),
По принципу действия все термометры делятся на следующие группы, которые используются для различных интервалов температур:
|
|
|
1 Термометры расширения от —260 до +700 °С, основанные на изменении объемов жидкостей или твердых тел при изменении температуры.
2 Манометрические термометры от —200 до +600 °С, измеряющие температуру по зависимости давления жидкости, пара или газа в замкнутом объеме от изменения температуры.
3. Термометры электрического сопротивления стандартные от —270 до +750 °С, преобразующие изменение температуры в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников.
4. Термоэлектрические термометры (или пирометры), стандартные от —50 до +1800 °С, в основе преобразования которых лежит зависимость значения электродвижущей силы от температуры спая разнородных проводников.
5.Пирометры излучения от 500 до 100000 °С, основанные на измерении температуры по значению интенсивности лучистой энергии, испускаемой нагретым телом,
6.Термометры, основанные на электрофизических явлениях от -272 до +1000 °С (термошумовые термоэлектрические преобразователи, объемные резонансные термопреобразователи, ядерные резонансные термопреобразователи).
Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффект Зеебека).
Он гласит: «В замкнутой цепи из двух разнородных металлических проводников возникает электрический ток, если два места соединения (спая) имеют разную температуру». Термо э.д.с. на концах термопары зависит от материала термоэлектродов и температуры «горячего» и «холодного» спаев.
|
|
|
Для технических измерений применяют термопары из следующих материалов:
1. ТХК - термопара хромель – копель, пределы измерения от -50 0С до +600 0С
(кратковременно 800 0С);
2. ТХА - термопара хромель – алюмель, от -50 0С до +1000 0С (кратковременно 1300 0С);
3. ТПП - термопара платинародий – платина от -20 0С до +1300 0С
(кратковременно 1600 0С);
4. ТПР - термопара платинародий - платинародий от (+300 0С до +1600 0С)
(кратковременно+1800 0С)
ПИД-закон регулирования
Для наиболее ответственных контуров регулирования можно рекомендовать использование ПИ Д-регулятора , обеспечивающего наиболее высокое быстродействие в системе. Пропорционально - интегрально-дифференциальный закон регулирования обеспечивает значительно более высокую точность поддержания температуры, чем позиционный. Мощность N, которая должна выделяться нагревателем, выраженная в процентах от его максимальной мощности, рассчитывается по формуле:
где Kp, Ki, Kd - пропорциональный, интегральный и дифференциальный коэффициенты регулирования соответственно (ПИД коэффициенты). Первое слагаемое в выражении (пропорциональная составляющая) прямо пропорционально «невязке» ∆ܶ = ܶус − Т∆– разности температурной уставки ܶус и измеренного значения температуры ܶ. Его смысл состоит в том, что при «невязке» ∆ܶ = Кр (в °С) регулятор начнет снижать мощность. Второе слагаемое в установившемся режиме регулирования равно величине тепловой мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь при ∆ܶ = 0. Третья составляющая пропорциональна скорости изменения температуры с обратным знаком и должна препятствовать резким изменениям температуры объекта (дифференциальная составляющая). Для того, чтобы достичь высокого качества регулирования температуры необходимо правильно настроить регулятор – задать три коэффициента. Коэффициенты ПИД регулирования в приборах Термодат могут быть найдены автоматически при запуске режима автонастройки, но могут быть заданы наладчиком оборудования в режиме ручной настройки прибора. Нахождение и настройка коэффициентов требует от пользователя опыта. Рекомендации по настройке даются в специальной технической и научной литературе. Здесь мы приведём варианты настройки ПИД закона регулирования по методу Зиглера- Николсона.
|
|
|
Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение. Если входной сигнал равен заданному значению, то выходной равен нулю.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 218; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!