Senzori și Traductoare3

1) De cate tipuri sunt traductoarele de temperatura?

a) traductoare de temperatura cu masurare prin contact;

b) traductoare de temperatura fara contact.

a) Elementul sensibil ES se afla în contact cu mediul, preluarea energiei termice efectuându-se prin conductibilitate sau convectie. Traductoarele se utilizeaza frecvent în domeniul 200 & 1600oC. Transferul de caldura de la mediul de masurat la senzor necesita un anumit timp, de preferat cât mai mic, pâna la atingerea echilibrului termic. Ele necesita mijloace de protectie a senzorului la imersia acestuia în medii corozive, metale topite etc.

b) Aceste traductoare sunt utilizate pt temperaturi mai ridicate, pâna la 3000-3500oC. Ele functioneaza pe baza radiatiilor emise de corpurile aflate la temperaturi ridicate. Aceste traductoare nu mai nesita protejare impotriva agresivitatii mediului. Ele se mai numesc si de tip pirometric, deoarece sunt folosite la temperaturi inalte.

2) Care este principiul de functionare al senzorului de temperatura dilatometric?

Daca se considera o tija metalica de lungime l0 la temperatura q0, aceasta va

avea lungimea l la temperatura q:

l = l0[1+ dmed (q - q0 )] , unde dmed este coeficientul de dilatare liniara medie, si q-q0 este intervalul de temperatura al tijei. Acesti senzori se bazeaza pe proprietatile de dilatare liniara ale corpurilor.Avantaje: urmaresc temperatura medie, sunt ieftine, robuste, au putere mare de actionare. Dezavantaje: sunt

putin precise, au dimensiuni mari, au timp mare de stabilizare.

3) Care este principiul de functionare al senzorului bimetalic?

Senzorii bimetalici au la baza fenomenul de dilatare a corpurilor solide. Daca

doua metale 1 si 2, sub forma lamelara (asamblate prin placare), cu coeficientii

de dilatare liniara diferiti, d1 >> d2 , la temperatura de referinta q0 formeaza un

bimetal a carui comportare la temperatura q > q0 este repr în fig.urm.:

Fig: Comportarea unui bimetal cu temperatura:

1-lamela metalica cu coeficient de dilatare termica mare; 2- lamela metalica cu coeficient de dilatare termica mic, d- deplasare, x-grosimea lamelei, l- lungimea lamelei. Deplasarea d a capatului liber, cauzata de variatia temperaturii Dq = q - qo,

este data de relatia: , unde l- - lungimea bimetalului, x- grosimea bimetalului, K12  o constanta care depinde de diferenta coeficientilor d1 - d2 si de raportul modulelor de elasticitate ale celor doua metale.

Avantaje: sunt foarte ieftine, robuste, au forta mare de actionare. Dezavantaje: sunt mai putin precise, audimensiuni mari (mai mici totusi decât cele cu tija), au timp mare de raspuns.

4) Care este relatia ce exprima functionarea senzorilor de temperatura cu rezervor (termometrice) ?

Functionarea senzorului de temp cu rezervor se bazeaza pe dilatarea volumetrica a lichidelor aflate în incinte prevazute cu unul sau mai multe contacte, care au rolul de a sesiza atingerea unor valori de temperatura prestabilite. Principiul de functionare al termometrelor regulatoare se bazeaza pe variatia volumetrica cu temperatura a lichidului termometric:

Vq = Vq0 [1+ amed (q - q0)], unde Vq0, Vq sunt volumele lichidului la temperaturile q0 si q, iar amed este coeficientul mediu de dilatare volumica a lichidului în intervalul de temperatura q - q0 , la care s-a aplicat corectia de dilatare volumica a rezervorului si capilarului unde se pastreaza lichidul si are loc expansiunea acestuia.

5) Care sunt efectele care genereaza t.e.m la termocuplu?

În circuitele termoelectrice (formate din termoelectrozii A si B) apar doua tensiuni electromotoare:

- t.e.m. de contact (efect Volta);

- t.e.m. datorita efectului Peltier  Thomson.

Aparitia celor doua t.e.m. se poate explica cu ajutorul teoriei electronilor liberi

din metale. Pt intervale restrânse de temperatura, expresia t.t.e.m. este:

, unde: K  constanta lui Boltzmann; e  sarcina electronului; NA si NB  numarul de

electroni liberi pe unitatea de volum a termoelectrodului A, respectiv B.

Efectul Volta = repr aparitia unei t.e.m. la contactul dintre 2 metale cu caracteristici termice diferite.

Efectul Peltier-Thomson = repr aparitia unei t.e.m intr-un metal care are un capat incalzit si celalalt liber.

6) De cate tipuri pot fi termocuplurile in raport cu const de timp T ?

-termocupluri foarte rapide având T < 5s;

-termocupluri rapide cu 5s £ T < 15s;

-termocupluri semirapide cu 15s £ T < 90s;

-termocupluri lente la care T este în domeniul 90s £ T < 240s;

-termocupluri foarte lente având T ³ 240s.