|
|
|
АКУСТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫПри работе в экстремальных условиях (в диапазоне криогенных температур, при высоких уровнях радиации в ядерных реакторах и т.д.), а также при проведении измерений в замкнутом герметичном объеме, где невозможно разместить контактные датчики или использовать ИК детекторы, бывает очень сложно определять температуру. В таких случаях обычно применяют акустические датчики температуры, принцип действия которых основан на зависимости скорости звука от температуры среды, через которую он распространяется. к примеру, для сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении эта зависимость имеет вид: где v — скорость света, а Т — абсолютная температура. Акустический датчик температуры (рис. 16.28) состоит из трех компонентов: ультразвуковых передатчика и приемника, а также герметичной трубки, заполненной газом. Передатчик и приемник представляют собой керамические пьезоэлектрические пластины, акустически несвязанные с трубкой, что обеспечивает распространение звука преимущественно через газ внутри трубки. В качестве газа чаще всего используется сухой воздух. В альтернативной конструкции датчика передающий и принимающий кристаллы встраиваются внутрь замкнутой камеры с известным содержимым, температуру того необходимо измерить. В случае, когда объем и масса внутренней среды поддерживаются постоянными, не требуется применения промежуточной трубки. В случаях когда без нее не обойтись, ее необходимо защищать от механических деформаций и потери герметичности при воздействии очень высоких температур. Подходящим материалом для трубки является инвар.
Рис. 16.28. Акустический термометр с ультразвуковым
детектором
Тактовое устройство работает на низкой частоте (порядка 100
Гц). Его импульсы запускают передатчик и блокируют приемник. Передающий
кристалл изгибается и тем самым запускает ультразвуковую волну,
распространяющуюся вдоль трубки На принимающий кристалл приходит сигнал
разрешения, и он преобразует дошедшую до него акустическую волну в
электрический сигнал, который усиливается и передается в схему управления. Блок
управления по времени распространения волны вдоль трубки вычисляет скорость
звука, по той при помощи калибровочных коэффициентов, хранящихся в
специальных таблицах, находится искомая температура. Альтернативный
акустический детектор температуры реализован на основе одного
пьезоэлектрического кристалла, попеременно работающего то приемником, то
передатчиком. В этом случае пустой конец трубки заваривается. Ультразвуковые
волны отражаются от заваренного конца трубки и возвращается обратно на
кристалл, который к этому моменту времени переключается в режим приемника. Электронная интерфейсная схема [19J преобразует полученные импульсы в сигнал,
соответствующий температуре внутри трубки.
На основе поверхностных акустических волн (ПАВ) и
плоскостных волн строятся миниатюрные датчики температуры (см. главу 11). Их
принцип действия базируется на температурной модуляции некоторых механических
параметров вре-мязадающих элементов электронных генераторов [20, 21], что
приводит к изменению их частоты. Фактически, такие интегральные акустические
датчики являются прямыми преобразователями температуры в частоту. Типичная
чувствительность таких сенсоров лежит в пределах нескольких кГц на градус.
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
