ЯКР — датчики

ЯКР-термометры (термометры ядерного квадрупольного резонанса) основаны на взаимодействии градиента электрического поля кристаллической решетки и квадрупольного электрического момента ядра, вызванного отклонением распределения заряда ядра от сферической симметрии. Это взаимодействие обусловливает прецессию ядер, частота которой зависит от градиента электрического поля решетки и для различных веществ имеет значения от сотен килогерц до тысяч мегагерц. Градиент электрического поля решетки зависит от температуры, и с повышением температуры частота ЯКР снижается.

Датчик ЯКР-термометра представляет собой ампулу с веществом, заключенную внутрь катушки индуктивности, включенной в контур генератора. При совпадении частоты генератора с частотой ЯКР происходит поглощение энергии от генератора. Погрешность измерения температуры -263 ⁰С составляет ± 0.02 ⁰С, а температуры 27 ⁰С — ± 0.002 ⁰С.

Достоинством ЯКР-термометров является его неограниченная во времени стабильность, а недостатком — существенная нелинейность функции преобразования.

Дилатометрические преобразователи

Дилатометрические (объемные) датчики измерения температуры основаны на явлении расширения (сжатия) твердых тел, жидкостей или газов при увеличении (уменьшении) температуры.

Температурный диапазон работы преобразователей, основанных на расширении твердых тел, определяется стабильностью свойств материалов при изменении температуры. Обычно с помощью таких преобразователей измеряют температуры в диапазоне -60 — 400 ⁰С. Погрешность преобразования составляет 1 — 5%.

Температурный диапазон работы преобразователя с расширяющейся жидкостью зависит от температур замерзания и кипения последней (для ртути — -39 — 357 ⁰С, для амилового спирта — -117 — 132 ⁰С, для ацетона — -94 — 57 ⁰С. Погрешности жидкостных преобразователей составляют 1 — 3% и в значительной степени зависят от температуры окружающей среды, изменяющей размеры капилляра.

Нижний предел измерения преобразователей, использующих в качестве рабочей среды газ, ограничивается температурой сжижения газа (- 195 ⁰С для азота, — 269 ⁰С для гелия), верхний же — лишь теплостойкостью баллона.

Акустические датчики

Акустические термометры основаны на зависимости скорости распространения звука в газах от их температуры и используются в основном диапазоне средних и высоких температур. Акустический термометр содержит пространственно разнесенные излучатель акустических волн и их приемник, обычно включаемые в цепь автогенератора, частота колебаний которого меняется с изменением температуры; обычно такой датчик использует и различного типа резонаторы.