Pomiary temperatury

W el. Pomiarach temp. najczęściej są wykorzystywane czujniki parametryczne (termorezystancyjne złącza półprzewodnikowe i termoelementy)

- rezystancja metali

R(t)=Ro[1+α(T-To)+β(T-To)²+…]

dla niezbyt szerokiego zakresu temperatur

R(T)=Ro[1+α(T-To)] R(T)=Ro(1+αΔT)

Przykład:

R(T)

3

2 Cu

1 Pt

0 T

200 400 600

- Termistory

R(T)=R(To)e^{β(1/T - 1/To)}

^R[kΩ]

¹⁰

¹

^0,1

^{-20 100 T}

^- Złącze p-n

I_B I_C I_C=I_E0*exp(U_BE/U_T)

U_T =kT/q

U_BE I_E

-tranzystor dipolowy

I - $2,2\frac{\text{mV}}{C}$

₊

U_wy

Zakres pomiarowy +/- 100^oC, dokladność 0,1^oC

$\exp\frac{U_{\text{BE}}}{\text{kT}} = \frac{I_{c}}{I_{\text{EO}}}$ ; $U_{\text{BE}} = \frac{\text{kT}}{q}\ln\frac{I_{C}}{I_{\text{EO}}}$; q = 1,6*10^-19 C

-uklad o napięciu wejść. wprost proporcjonalnym do temp. bezwzględnej (dwuczujnikowy)

(+)Ucc

R1

^--

U_BE2 U2 ⁺

U_{BE1 U1} Uwe R3

+

^_

I₁ nI₁

R4

U₁ =  U_cc − U_BE1 ; U₂ = U_cc − U_BE2

 U_WE = U₂ − U₁ = U_BE1 − U_BE2

$$I_{1} = I_{E0}*exp(\frac{U_{BE1}}{U_{T}})$$

$$nI_{1} = I_{E0}*exp(\frac{U_{BE2}}{U_{T}})$$

$$\frac{I_{1}}{\text{nI}_{1}} = exp\frac{U_{BE1} - U_{BE2}}{U_{T}}$$

$$\frac{1}{n} = exp\frac{U_{\text{we}}}{U_{T}}$$

$$U_{\text{we}} = U_{T}\ln\frac{1}{n}$$

$$U_{\text{we}} = \frac{\text{kT}}{q}\ln\frac{1}{n}$$

$$U_{\text{wy}} = U_{\text{we}}\left( - \frac{R2}{R1} \right) = - \frac{\text{kT}}{q}*\frac{R2}{R1}\ln\frac{1}{n} = \frac{\text{kT}}{q}\frac{R2}{R1}\ln n$$

- Termoogniwa jako elementy aktywne

mV

E

Tx – spoina To – spoina

Pomiarowa odniesienia

E=a(Tx - To)

Element Czułość zakres temp.[⁰C]

Fe - konstant 0,04 -250 – 1000

Pt – Rh 0,01 -250 – 1400

W – Rh 0,02 0 – 2000

ELEMENTY FOTOMETRII

Pomiary mocy optycznej

- podstawowe wielkości fotometrii

Φ [lumen] – strumień świetlny

I [Cd-kandela] – światłość

E [Lux] natężenie oświetlenia

- układy detekcji (czujniki)

1) Fotorezystory

lgR

lgE

R~E^-σ σ=0,5 +-1

2) Fotodioda

K

A

Wykres

I_L

_{-8 -6 -4 -2}

U_AK

₅₀

_E1

₁₀₀

_E2

_E3

Czułość fotodiody idealnej:

$$S = \frac{I}{P_{\text{opt}}} = \frac{e}{E} = \frac{e}{h*\upsilon} = \frac{e}{h*\frac{c}{\lambda}} = \frac{\lambda}{1,239Vum}$$

Wykres

S[A/W]

Smax = 0,91

1, Bµmλ, µm

Czułość fotodiody rzeczywistej jest < od idealnej:

-częściowe odbicie światła od różnych granic optycz.

- niepełna absorpcja fotonów w półprzewodniku

- rekombinacja generowanych pod wpływem światła nośników mniejszościowych zanim osiągnie złącze p-n

Miernik mocy optycznej. Układ pomiarowy.

(+)

_-- ( - )

_I

⁺

Uwy

Uwy = -IR = -δP_opt*R

Zadanie 1.

Dany woltomierz ( max wskazywana liczba 20000) o niedokładności w=4*10^-4 (odczyt), z=2*10^-4 (zakres)

Pomiary wykonano na zakresie 10V. Wyznaczyć błąd graniczny bezwzględny i względny oraz niepewność standardową typu B dla wskazań woltomierza. U=2V

SZUKANE: ΔmaxU=?, δmaxU=?, U_B(U)=?

ΔmaxU=w*U_od + z*U_zakr=4*10^-4*2+2*10^-4*10=2,8mV

$$\delta_{\max}U = \frac{\text{ΔmaxU}}{U}$$

$$U_{B}\left( U \right) = \frac{\text{ΔmaxU}}{\sqrt{3}}$$