Senzori Si Traductoare de Temperatura

Click here to load reader

  • date post

    05-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    2.144
  • download

    22

Embed Size (px)

Transcript of Senzori Si Traductoare de Temperatura

TEMA REFERAT SENZORI SI TRADUCTOARE DE TEMPERATURA

Cuprins

1. Introducere........................................................................... ......................42.

Structura general a unui traductor............................................6

3. Structura generala a unui senzor...............................................................8 4. Clasificarea senzorilor.............................................................................. 10 5. Senzori si traductoare de temperatura....................................................12 6. Termocuplu........................................................................... ...................14 7. Efect Seebeck................................................................................ ...........17 8. Termorezistenta.................................................................... ...................18 9. Termistori............................................................................. ....................21 10. Termometru.................................................................. ...........................26 11. Senzori si traductoare ca fibra optica......................................................29

12. Structura

generala a sistemelor de masurat cu senzori cu

fibre optice.................................................................................... ....................3113. Senzor

cu fibre optice fluorescent pentru masurarea temperaturii ..33

14.

Senzor de temperatura fara contact ...37 15. Deosebirile dintre traductor i aparatul de msurat .....39 16. Bibliografie.................................................................... ...........................41

INTRODUCERE

Preluarea de catre om a informatiilor din lumea inconjuratoare s-a bazat, initial, pe cele cinci organe de simt. Prin originea latina a cuvantului, senzorii ne conduc la semnificatia de a o percepe, a simti si a distinge prin intermediul simturilor umane: vederea (senzori optici), mirosul ( enzori de gaze si umiditate) , auzul ( senzori acustici si de presiune), pipaitul ( senzori termici si de presiune), gustul ( senzori de compozitii chimice). In prezent, omul nu se mai bazeaza numai pe propriile sale organe de simt, domeniul functiilor sale senzoriale fiind in continua crestere datorita dezvoltarii diferitelor tipuri de senzori, destinati masurarii si analizarii diverselor fenomene. Analiza princiipilor de realizare si a caracteristicilor senzorilor are la baza examinarea marimilor m care se pot extrage de la fenomenul supus masurarii. Utilizand principiile termodinamicii, se arata ca exista marimi: Extensive (masa, sarcina electrica. Polarizarea electrica si magnetica) Intensiva (potentialul electric si chimic, temperatura absoluta, campul electric si megnetic). Fiecare marime extensiva are un corespondent in randul celor intensive, iar produsul lor reprezinta energia reversibila inmagazinata in material.

SENZORUL converteste marimea de masurat intr-o alta marime ale carei variatii uramresc fidel variatiile marimii de masurat. El efectueaza transformarea analogica sau digitala a marimii de masurat intr-o marime fizica de aceeasi natura sau de natura diferita, avand insa calitatea importanta de a fi mai usor masurabila. Diversitatea necesitatilor de masurare, consecinta a constrangerilor metrologice, economice sau operatorii, impun existenta, pentru acelasi masurand, a unor tipuri de conversi variate. O clasificare sumara a diferitelor tipuri de senzori se poate realiza in functie de natura marimii de iesire s(m). Astfel, senzorul poate fi modelat prin: - impedanta (R, L, C ) senzor pasiv (parametric); - sursa de energie senzor activ ( generator). Senzorul generator furnizeaza la iesire un semnal electric. Senzorul parametric isi variaza impedanta sub actiunea masurandului si are nevoie de o sursa exterioara de energie pentru extragerea unui semnal electric util a fi transmis de-a lungul lantului de masurare. Ansamblul senzor pasiv- sursa de alimantare este cel care creeaza semnalul electric ale carui caracteristici (amplitudine, frecventa) trebuie legat de cele ale marimii de intrare. Traductorul este dispozitivul care face ca unei marimi de intrare sa ii corespunda, conform unei legi determinate, o marime de iesire. Exemple: transformatorul de masurare, termoelementul, electrodul de pH etc.

Traductorul poate avea in structura sa unul sau mai multi senzori, capabili de a efectua conversia marimii de masurat intr-o alta marime ce prezinta calitatea de a fi usor masurabila.

Structura general a unui traductor

Realizarea funciilor de ctre traductor astfel nct semnalul obinut la ieirea acestuia s reprezinte valoric mrimea msurat, sub form accesibil dispozitivelor de automatizare, implic o serie de operaii de conversie nsoite totodat i de transformri energetice bazate fie pe energia asociat mrimii preluate din proces, fie pe cea furnizat de sursele auxiliare. Schema structural a unui traductor este prezentat n figura .

Fig - Structura general a unui traductor

Semnificaia blocurilor funcionale este urmtoarea: D ES (element sensibil), sau detector; ET = element de transmitere (de transfer); A AD este adaptorul; SEA este sursa de energie auxiliar.

Mrimea de msurat x este aplicat la intrarea traductorului, reprezentnd parametrul reglat (temperatur, debit, presiune, turaie, nivel, vitaz, for etc). Mrimea de ieire y reprezint valoarea mrimii msurate, exprimat sub form de semnal analogic (curent, tensiune sau presiune). Detectorul (D) numit i element sensibil, senzor sau captor este elementul specific pentru detectarea mrimii fizice pe care traductorul trebuie s o msoare. n mediul n care trebuie s funcioneze traductorul, n afara mrimii x, exist i alte mrimii fizice. Detectorul trebuie s aib calitatea de a sesiza numai variaiile mrimii x, fr ca informaiile pe care acesta le furnizeaz s fie afectate de celelalte mrimi din mediul respectiv (din proces). n urma interaciunii dintre mrimea de msurat i detector are loc o modificare de stare a acestuia, care, fiind o consecin a unor legi fizice cunoscute teoretic sau experimental, conine informaia necesar determinrii valorii mrimii de msurat. Modificarea de stare presupune un consum energetic preluat de la proces. n funcie de fenomenele fizice pe care se bazeaz detecia i de puterea asociat mrimii de intrare, modificarea de stare se poate manifesta sub forma unui semnal la ieirea elementului sensibil.

(Exemplu: Tensiunea electromotoare generat la bornele unui termocuplu n funcie de temperatur.) n alte situaii modificarea de stare are ca efect modificarea unor parametrii de material a cror evideniere se face utiliznd o energie de activare de la o surs auxiliar (SEA). Indiferent cum se face modificarea de stare a detectorului (D), informaia furnizat de acesta nu poate fi folosit ca atare, necesitnd prelucrri ulterioare prin (ET) i (A).

Adaptorul (A) are rolul de a modifica (adapta) informaia obinut la ieirea detectorului (D) la cerinele impuse de aparatura de automatizare, care o utilizeaz, adic s o converteasc sub forma impus pentru semnalul de ieire y.

Structura generala a unui senzor

Senzorul converteste marimea de masurat intr-o alta marime ale carei variatii urmaresc fidel variatiile marimii de masurat. El efectueaza transformarea analogica sau digitala a marimii de masurat intr-o marime fizica de aceeasi natura sau de natura deferita, avand insa calitatea importanta de a fi mai usor masurabila. Marimea de masurat poate trece prin mai multe convertiri datorita prezentei mai multor senzori in structura aceluiasi traductor. Senzorii electrici reprezinta senzorii care convertesc marimea de intrare intr-o marime de iesire de natura electrica. Se pun in evidenta cinci domenii de energie care se pot converti unul in calalat datorita unui senzor : -energie termica ; -energie mecanica ;

- energie electrica ; -energie magnetica ; - energie chimica. In afara de acestea, in realizarea senzorilor este important domeniul energiei radiante. Utilizarea acestor domenii de energie permite realizarea conversiilor din figura.

Conversii de energie la nivelul senzorilor.

Clasificarea senzorilor

Senzori activi sau senzori generatori au la baza principiul de functionare un efect fizic ce asigura conversia directa in energie electrica. In continuare se prezinta o descriere a acestor efecte fizice, pentru a pune in avidenta modul lor de aplicare : Efect termoelectric. Un circuit format din doua conductoare de natura chimica diferita, avand jonctiunile la temperaturaturile T1 si T2, genereaza o tensiune termoelectrica ET = S(T1 T2). Efectul Hall. Un materiam, in general semiconductor, sub forma de placuta este parcursa de un curent de intensitate I si introdus in camp magnetic. In acest caz, va aparea, pe directia perpendiculara pe planul format de inductia magnetica B si de curentul I, o tensiune electrica UH = kHIB, constanta Hall kH depinzand de material si de dimensiunile placutei. Efect piezoelectic. Anumiti dielectrici cristalini au proprietatea de a se polariza in urma modificarilor dimensionale ca urmare a unei forte aplicate. Efectul inductiei electromagnetice. Daca un conductor se deplaseaza intr-un camp magnetic de inductie constanta, atunci apare o tensiune electromotoare, proportionala cu viteza de deplasare. De asemenea, in cazul unui circuit inchis aflat intr-un camp magnetic cu inductie variabila in timp, se induce o tensiune electromotoare egala cu viteza de variatie a fluxului magnetic prin suprafata circuitului. Efectul fotoelectric. Are la baza echilibrarea sarcinilor electrice intr-un material sub influenta inei radiatii luminoase, cand lungimea de unda este inferioara celei proprii ce caracterizeaza materialul. Sezori pasivi sau senzori perametrici.

Ei se caracterizeaza prin ace