Главная Тех.поддержка Статьи Малогабаритный кварцевый датчик температуры

Авторизация



Подписка на новости RSS 2.0

Подписка на новости в формате RSS 2.0

Введите e-mail адрес:

Статистика посещений


mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterСегодня13
mod_vvisit_counterВчера371
mod_vvisit_counterНа этой неделе13
mod_vvisit_counterНа прошлой неделе2129
mod_vvisit_counterВ этом месяце3688
mod_vvisit_counterЗа прошлый месяц8072
mod_vvisit_counterВсего556029

На сайте (За последние 20 мин.): 10
ВашIP: 54.82.81.154
,
Сегодня: 18 Дек, 2017

Наши партнёры

Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
 
PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

 

Малогабаритный кварцевый датчик температуры

Кварцевые резонаторы широко применяются  в современной электронной аппаратуре в генераторах стабильной частоты и фильтрах. Но кварцевые резонаторы соответствующих срезов и конструкций применяются также и для измерения различных физических величин: температуры, давления, влажности, ускорения. [1,2] В качестве примера можно привести датчики давления. В прецизионных барометрах, в высокоточных датчиках абсолютного давления, в скважинных датчиках давления таких фирм как Druck (Великобритания), Quartzdyne (США), Spartek Systems(Канада), Schlumberger(Франция), КварцСенс (Россия) применяются пьезорезонансные чувствительные элементы (ПЧЭ).


 Термочувствительные  ПЧЭ используются для измерения температур в диапазоне от -60 до 300 0С. Российской фирмой «КварцСенс» разработан и выпускается ряд кварцевых преобразователей и датчиков температуры с частотным и цифровым выходами. Одной из новых разработок является малогабаритный преобразователь температуры  ПТК- 0,05-3М, который имеет минимальный габаритный размер Ø5 х 30 мм., и состоит из: кварцевого термочувствительного резонатора РКТВ206 – 1; автогенератора – 2; защитной гильзы (12Х18Н10Т) – 3; трех проводного кабеля для связи с частотомером и подачи питания - 4, рис. 1.

Диапазон рабочих температур преобразователя от -60 до 120 0С. Верхний предел температуры ограничен применяемыми электронными компонентами автогенератора.

Преобразователь имеет частотный выход, соответственно значение температуры можно вычислить по формуле:

t = t0 + C1(ΔF - F0) + C2(ΔF - F0)2 + C3(ΔF - F0),

где: t - измеряемая температура;

      ΔF - текущее значение частоты с преобразователя;

      F0 - частота, соответствующая опорной температуре t0  

      С1, С2, С3 – коэффициенты, определенные при калибровке в интервале рабочих температур индивидуально для каждого преобразователя, указаны в паспорте.

 

ptk_0.05draw      ptk-3m

Рис.1  ПТК-0,05-3М

 

 Достоинствами малогабаритного кварцевого преобразователя является: высокая точность; долговременная стабильность; возможность передачи низкочастотного сигнала на расстояния до сотен метров, возможность построения простого измерительного канала или нескольких каналов. 

 Сравнительные характеристики кварцевых преобразователей температуры приведены в таблице 1.

Табл. 1 Характеристики кварцевых преобразователей температуры серии ПТК

ПАРАМЕТРЫ
ПТК-0.3-2Р
ПТК-0.05-2Р
ПТК-0.05-МР
ПТК-3М
ПТК-0.05-5М
ВЕЛИЧИНЫ
Габаритные размеры корпуса
66 х 68 х 18
66 х 68 х 18
Ø20 х 50
Ø5 ... 12 х 30... 450
Ø20 х 60
мм
измерительного щупа
Ø6 х 40 ... 100
Ø6 х 100 ... 1000
Ø5...12 х 100 ... 100
Ø6 х 87 ... 1500
Диапазон рабочих температур
- 60 … + 60
- 60 … + 60
- 60 … + 300
- 60 … + 120
- 40 … + 90
°C
Основная абсолютная погрешность
0.3; 0.5
0.05; 0.1; 0.3; 0.5
0.05; 0.1; 0.3; 0.5. при t>100+Δtx0.003
0.05; 0.1; 0.3; 0.5
0.05
°C
Разрешающая способность
0.01
0.005
0.005
0.005
0.005
°C
Частотный выход. Диапазон
300…600
300…600
300…1100
32000…36000
250…600
Гц
Чувствительность
2
2
2
2
2
Гц/°С при t=40°C
Напряжение питания
от 5 до 14
от 5 до 14
от 3 до 14
от 3 до 14
от 5 до 14
В
Амплитуда выходного сигнала, при: Rmin =600 Ом; Сmax=15тА
Uпит - 0.5
Uпит - 0.5
Uпит - 0.5
Uпит - 0.5
Uпит - 0.5
В
Потребляемый ток, не более
6
6
6
1
6
мА


  Применение более длинного измерительного щупа позволяет уменьшить погрешность, вызванную изменениями температуры внешней среды и дает возможность измерения более высоких температур за счет выноса генератора из «горячей зоны».

  Долговременная стабильность преобразователей имеет высокие показатели и зависит от типа применяемого термочувствительного резонатора.

 На рисунке 2 представлены графики изменения показаний кварцевых термочувствительных резонаторов РКТВ206 в течение 5 недель. Резонаторы находились в камере при температуре 160 °С, в активном состоянии (с постоянно включенным генератором).

graf_ptk0.05

 Из графика видно, что отклонение показаний за 5 недель не превысили 0,06 °С, причем у резонаторов РКТВ206(В) с камертонным термочувствительным пьезоэлементом смонтированным легкоплавким стеклом, это отклонение значительно меньше и не превышает   0,02 °С

 Испытания на долговременное хранение термочувствительных резонаторов при температуре +85 °С течение года показали, что в среднем уход показаний резонаторов  РКТВ206 составил ±0,12 °С, а у резонаторов РКТВ206(В) всего ±0,05 °С.  Малогабаритные преобразователи температуры с ПЧЭ могут найти применение в системах учета тепла, в ЖКХ, и в различных производственно технологических процессах.

 

В настоящее время ООО «СКТБ ЭлПА» совместно с ООО «КварцСенс»  проводит перспективную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работы по разработке и организации опытно- промышленного производства первичных  преобразователей для датчика температуры на основе пьезорезонансного чувствительного элемента из лантан-галиевого танталата.

Монокристалл лантан-галиевого танталата сохраняет пьезоэлектрические эффект вплоть до температуры плавления 1470 °С. При этом пьезоэлектрический модуль в диапазоне температур до +500 °С уменьшается всего на 5%.

Разрабатываемый преобразователь будет иметь частотный выход 40-50 кГц, диапазон измеряемых температур от - 60 °С до + 650…900 °С , абсолютную погрешность измерения температуры 0,6 °С (при 600 °С) и разрешающую способность 0,02 °С. Указанные параметры делают преобразователь хорошей недорогой альтернативой высокотемпературным  платиновым термосопротивлениям и термоэлектрическим преобразователям.


1. Малов В.В. Пьезо-резонансные датчики. Энергоатомиздат, 1989г. 

2. Поляков А.В. , Заднепряный И.Е. , Поляков В.Б. , Симонов В.Н.

Прецизионные кварцевые датчики // Журнал «Компоненты и технологии». -2005г. №6. с.56.   


Авторы:  Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 


Share/Save/Bookmark
Обновлено 25.10.2011 15:13
 
Баннер
 

Голосования

Как Вам наш новый сайт?
 

Курсы валют 16.12.2017
1 Доллар США 58.8987 0.1905
1 Евро 69.4298 0.025
10 Украинских гривен 21.3324 -0.1018

Быстрый поиск 3D