Cảm biến nhiệt độ

Trong các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong số những đại lượng được quan tâm nhiều nhất. Đó là vì nhiệt độ có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất. Một trong những đặc điểm tác động của nhiệt độ là làm thay đổi một cách liên tục các đại lượng chịu sự ảnh hưởng của nó, thí dụ áp suất và thể tích của một chất khí, sự thay đổi pha hay điểm Curi của các vật liệu từ tính. Bởi vậy, trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp và trong...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cảm biến nhiệt độCông ty cổ phần Công nghệ cao LÊ GIAĐịa chỉ: Số 108/29A Cộng Hoà(01 Đồng Khởi), P.4, Q.Tân Bình,TP.HCMĐiện thoại: 08 – 62680418 ; 08 - 35301472 ; 08-62962568Fax: 08 – 62680419Hotline: 0166 6666 198 ; 0917 503 767Email: sales@legia-technology.comWebsite: http://legia-technology.comChương 3 : CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Trong các đ ại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong số nhữ ng đại lượng được quan tâmnhiều nhất. Đó là vì nhiệt độ có vai trò quyết đ ịnh trong nhiều tính chất của vật chất. Mộttrong nhữ ng đặc điểm tác động củ a nhiệt độ là làm thay đổi mộ t cách liên tục các đại lượngchịu sự ảnh hưởng củ a nó, thí dụ áp suất và thể tích của một chất khí, sự thay đổ i pha hayđiểm Curi củ a các vật liệu từ tính. Bởi vậ y, trong nghiên cứu khoa họ c, trong công nghiệp vàtrong đời sống hàng ngày việc đo nhiệt đ ộ là điều rất cần thiết. Có nhiều cách đo nhiệt đo: - Phương p háp qu ang d ựa trên sự p hân b ố p hổ bức xạ nhiệt d o d ao đ ộng nhiệt (hiệu ứng Doppler). - Phương p háp cơ dựa trên sự giản nở củ a vật rắn, lỏng ho ặc khí (với áp suất khô ng đổ i), hoặc dựa trên tố c đ ộ âm. - Phương p háp điện dựa trên sự p hụ thuộ c củ a đ iện trở vào nhiệt đ ộ (hiệu ứng S eebeck), ho ặc d ựa trên sự tha y đổ i tần số dao độ ng của thạch anh.I. THANG NHIỆT ĐỘ Thang nhiệt đ ộ tu yệt đố i được xác đ ịnh dự a trên tính chất củ a khí lý tưở ng. 1. Thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối Thang Kelvin: đ ơn vị là K. Ngườ i ta gán nhiệt độ củ a điểm cân bằng củ a batrạng thái nước – nước đ á – hơi mộ t giá trị số b ằng 273,1 5K. 2. Thang Celsius Đơn vị nhiệt đ ộ là (0 C). Qu an hệ giữa nhiệt đ ộ Celsiu s và nhiệt đ ộ Kelvin chotheo biểu thức: T (0 C) = T (K) – 273,15 3. Thang Fahrenheit Đơn vị nhiệt độ là Fahrenheit (0F). Quan hệ giữa nhiệt đ ộ Celsius và Fahrenheitđược cho bởi biểu thứ c: 5 T( 0 C)   T( 0 F)  32    9 9 T( 0 F)  T( 0 C)  32 5 Trang III- 1Công ty cổ phần Công nghệ cao LÊ GIAĐịa chỉ: Số 108/29A Cộng Hoà(01 Đồng Khởi), P.4, Q.Tân Bình,TP.HCMĐiện thoại: 08 – 62680418 ; 08 - 35301472 ; 08-62962568Fax: 08 – 62680419Hotline: 0166 6666 198 ; 0917 503 767Email: sales@legia-technology.comWebsite: http://legia-technology.com Nhiệt độ đo được (nhờ một điện trở hoặc một cặp nhiệt) chính là nhiệt độ của cảmbiến, ký hiệu Tc. Tc phụ thuộ c vào nhiệt đ ộ môi trường Tx và sự trao đổ i nhiệt. Điều cần thiết là phải giảm hiệu số Tx – Tc, có 2 biện p háp: Tăng sự trao đ ổi nhiệt giữa cảm biến và môi trườ ng đo. - Giảm sự trao đổ i nhiệt giữa cảm b iến và môi trường b ên ngoài. - Để đo nhiệt độ củ a mộ t vật rắn, từ bề m ặt vật ngườ i ta khoan mộ t lỗ nhỏ vớ i đườn gkính r và độ sâu L để đ ưa cảm biến vào sâu trong vật rắn. Để tăng đ ộ chính xác, phải đ ảmbảo 2 điều kiện: - Chiều sâu lỗ khoan L ≥ 1 0r. - Giảm trở kháng nhiệt giữa vật rắn và cảm b iến bằng cách giảm kho ảng cách giữa vỏ cảm b iến và t hành lỗ kho an, ho ặc lấp đầ y bằng mộ t vật liệu d ẫn nhiệt tốt.II. CẢ M BIẾN N HIỆT Đ IỆN TRỞ Ưu đ iểm của nhiệt đ iện trở là đơ n giản, độ nhạy cao, ổ n đ ịnh d ài hạn. Các nhiệtđiện trở có thể chia thành 3 loại: đ iện trở kim lo ại, đ iện trở b án dẫn và nhiệt đ iện trở. 1. Nhiệt điện t rở kim loại Thường có dạng d â y ho ặc m àng mỏ ng kim lo ại có đ iện trở suất tha y đ ổ i nhiềutheo nhiệt độ . Ngườ i ta thường làm đ iện trở b ằng p latin, niken, đ ôi khi cũ ng sử d ụngđồng và vonfram. - Platin đượ c chế tạo với đ ộ tinh k hiết cao nhằ m tăng độ chính xác của đ ặc tín h điện. Platin trơ về hóa họ c và ổ n đ ịnh về tinh thể cho p hép hoạt đ ộng tốt trong dải nhiệt rộ ng t ừ -200C ÷ 1000 C. - Niken có đ ộ nhạy nhiệt cao hơn nhiều so vớ i p latin. Điện trở niken ở 10 0C gấp 1 ,617 lần ở 0C, đố i với platin chỉ b ằng 1,38 5. Tuy nhiên, niken dễ bị o xy hó a khi nhiệt đ ộ tăng d o đó dải nhiệt b ị giới hạn d ưới 250C. - Đồ ng được dử dụ ng trong một số trườ ng hợp vì sự thay đổ i điện trở theo nhiệt đ ộ có độ tu yến tính cao. Dải làm việc b ị hạn chế dưới 1 80 C. - Vonfram có đ ộ nhạ y nhiệt cao hơn p latin khi ở nhiệt đ ộ dưới 10 0C và có đ ộ tu yến tính cao hơ n, có thể sử d ụ ng ở nhiệt đ ộ cao hơn. Vonfram có thể chế tạo thành các sợi m ảnh. Tuy nhiên ứng suất tro ng vonfram (tạo ra trong quá trình kéo sợi) khó triệt tiêu nên điện trở vo nfram có độ ổ n đ ịnh nhỏ hơn đ iện trở p latin. Để có độ nhạy cao, đ iện trở p hải lớ ...