Harorat shkalasi

Muddati termistor ikkita so'zning birikishi natijasida hosil bo'lgan: termal va qarshilik. Bu nom metall oksidi detektorlariga tomchilar, tayoqlar, silindrlar, to'rtburchaklar plitalar va qalin plyonkalar ko'rinishida berilgan. Termistorlar mutlaq harorat sensorlar sinfiga kiradi, ularning o'qishlari mutlaqga to'g'ri keladi harorat shkalasi... Barcha termistorlar ikkita toifaga bo'linadi: salbiy harorat koeffitsienti (NTC) va musbat harorat koeffitsienti (PTC) qarshiligi. Aniq o'lchovlar uchun faqat OTK termistorlari ishlatiladi.
NTC termistorlari
An'anaviy metall oksidi termistorlari birjadan tashqari. Bu shuni anglatadiki, harorat ko'tarilganda ularning qarshiligi pasayadi. OTK bilan termistorlarning qarshiligi, boshqa har qanday qarshilik kabi, ularning jismoniy o'lchamlari va materialning o'ziga xos qarshiligi bilan belgilanadi. Qarshilik va harorat o'rtasidagi bog'liqlik juda chiziqli emas.
Aniq o'lchovlarni o'tkazishda yoki keng harorat oralig'ida ishlayotganda, ular uchun hujjatlarda berilgan termistorlarning xususiyatlarini to'g'ridan -to'g'ri ishlatish mumkin emas, chunki 25 ° haroratda sotiladigan mahsulotlarning nominal qiymatlari uchun odatiy toleranslar. C taxminan ± 20%. Shunday qilib, yuqori o'lchov aniqligiga erishish uchun termistorlar keng harorat oralig'ida individual ravishda sozlanishi kerak. To'g'ri, aniq termistorlar ham bor, ularning xarakteristikalari zavod tomonidan kerakli o'lchamlarga silliqlash orqali o'rnatiladi. Bu jarayon ma'lum bir haroratda nominal qarshilik qiymatlari ustidan doimiy nazorat ostida amalga oshiriladi. Biroq, termistorlarni sozlashning ushbu tartibi ularning narxini sezilarli darajada oshishiga olib keladi. Shuning uchun amalda termistorlarni individual kalibrlash usuli ko'proq qo'llaniladi. Kalibrlash jarayonida termistorning qarshiligi aniq haroratga ega bo'lgan muhitga joylashtirilganda o'lchanadi (shu maqsadda tez -tez aralashtirgichli kameradan foydalaniladi, unga suv quyish mumkin, lekin ko'pincha mineral moy). yoki maxsus kompozitsion, masalan, Flourent®). Agar ko'p nuqtali kalibrlash zarur bo'lsa, bu protsedura har xil haroratda amalga oshiriladi. Tabiiyki, amalga oshirilgan kalibrlash sifati mos yozuvlar termometrining aniqligiga juda bog'liq. Qarshilikni aniqlash uchun, qarshilik qiymati hukm qilinadigan oqimning o'zgarishiga qarab, termistor o'lchash sxemasiga kiritilgan. Belgilangan aniqlik va narx darajasiga qarab, termistor ma'lum bo'lgan taxminiy modellardan biri yordamida sozlanishi mumkin.
Termistorni mutlaq harorat sensori sifatida ishlatganda, uning ichidan elektr toki o'tganda, uning harorati o'zgarmaydi, demak u tizimga o'lchov aniqligiga ta'sir etishi mumkin bo'lgan jiddiy termal buzilishlarni kiritmaydi.
Bunday holda, termistor "nol kuch" ga ega ekanligi aytiladi. O'z-o'zini isitish fenomeni tufayli termistor haroratining barqaror holatda o'sishi quyidagi tenglama bilan tavsiflanadi:
qaerda r - termistor va atrof -muhit o'rtasidagi issiqlik qarshiligi; V- qo'llaniladigan doimiy kuchlanish, S termistorning o'lchangan haroratdagi qarshiligi va N - o'lchovlarning ish aylanishi (masalan, N = 0.1 degani, termistorga doimiy kuchlanish faqat umumiy o'lchash vaqtining 10% ga teng vaqt uchun qo'llaniladi). O'lchovlarni bajarishda to'g'ridan to'g'ri oqim N = 1 . (1) tenglamadan ko'rinib turibdiki, "nol quvvat" shartlarini bajarish uchun quyidagilar zarur:
Termistor yuqori qarshilikka ega,
Termistor va o'lchash moslamasi bir -biriga yaxshi termal biriktirgichga ega edi (bu r ni kamaytirishi kerak) ),
O'lchovlar qisqa vaqt oralig'ida qo'llaniladigan kichik doimiy kuchlanish bilan o'tkazildi.
Har qanday o'lchash tizimida termistorlardan foydalanganda, ularning uzatish funktsiyalarini bilish kerak, ular qarshilik va harorat qiymatiga bog'liq bo'lgan analitik ifodalardir. Termistorlarning uzatish funktsiyasini tavsiflash uchun bir nechta matematik modellar taklif qilingan. Shuni ta'kidlash kerakki, barcha matematik modellar faqat taxminlardir va qoida tariqasida, model qanchalik sodda bo'lsa, uning aniqligi shunchalik past bo'ladi. Boshqa tomondan, murakkab modellar bilan termistorlarni kalibrlash ancha qiyinlashadi. Barcha mavjud termistorli modellar termistor qarshiligining logarifmasi uning mutlaq harorat Quyidagi polinomga bog'liqlik:
(2)
Bu iborada uchta model qurilgan, ular quyida tasvirlangan.
Oddiy model
Nisbatan tor harorat oralig'ida va aniqlik yo'qolganda, oxirgi ikkita tenglamani (2) bekor qilish mumkin:
(3)
qayerda A doimiy, a - materialning xarakterli harorati (Kelvindagi). Agar termistorning qarshilik qiymati kalibrlash haroratida ma'lum bo'lsa Bu, qarshilikning haroratga bog'liqligini quyidagi shaklda yozishingiz mumkin:
(4)
Ushbu modelning aniq afzalligi - termistorni faqat bir nuqtada kalibrlash zarurati. Biroq, bu erda koeffitsient deb taxmin qilinadi b t. Agar noma'lum bo'lsa, uning qiymatini topish uchun ikkinchi kalibrlashni o'tkazish kerak:
(5)
qayerda Bu va S o va T 1 va S 1(4) tenglamaga mos keladigan egri chiziqda joylashgan ikkita kalibrlash nuqtasida olingan ikki juft harorat va qarshilik. Qiymat haroratga bog'liq deb hisoblanmaydi, lekin u odatda ± 1%bo'lgan ishlab chiqarish toleranslari doirasida mahsulotdan mahsulotga farq qilishi mumkin. Termistor harorati o'lchangan qarshilikka qarab aniqlanadi S quyidagi ifoda yordamida:
(6)
Kalibrlash harorati yaqinida (6) ifodalangan taxminiy xato kichik, lekin u ish diapazonining kengayishi bilan sezilarli darajada oshadi (3).
Koeffitsient β termistor xususiyatlarining egriligi uchun javobgardir, lekin uning sezuvchanligiga to'g'ridan -to'g'ri mos keladigan parametr emas, bu harorat koeffitsienti bilan belgilanadi. a. Koeffitsient a(4) tenglamani farqlash orqali topish mumkin:
(7)
(7) tenglamadan kelib chiqadiki, termistorning sezuvchanligi ham haroratga, ham haroratga bog'liq. Termistor yuqori sezuvchanlikka ega past harorat ah, harorat ko'tarilganda uning sezuvchanligi keskin pasayadi. (7) tenglama, shuningdek, harorat bir darajaga o'zgarganda qarshilik S qanchalik o'zgarishini ko'rsatadi. OTK termistorlarida sezuvchanlik a butun harorat oralig'ida -2% dan (shkalaning yuqori harorati zonasida) -8% / ° S gacha (past haroratli zonada) o'zgaradi, shuning uchun bunday detektorlar juda sezgir qurilmalar, RTDga qaraganda deyarli sezgir kattalikdagi buyurtma. Bu, ayniqsa, nisbatan tor harorat oralig'ida yuqori chiqish qiymatlarini talab qiladigan ilovalar uchun juda muhimdir. Masalan, tibbiy elektron termometr.
Friden modeli
1998 yilda ushbu kitob muallifi oddiy modelga quyidagi takomillashtirishni taklif qildi . Bu xarakterli harorat doimiy emas, balki o'lchangan haroratga bog'liq bo'lgan eksperimental haqiqatga asoslangan (1-rasm). Ishlab chiqaruvchiga va termistor turiga qarab, bu funktsiya ijobiy qiyalik (rasmda ko'rsatilgandek) yoki salbiy qiyalik bo'lishi mumkin. Ideal holat, agar u haroratga umuman bog'liq bo'lmasa, amalda bunday bo'lmaydi.