Изучение датчиков температуры

В данной работе в качестве датчика температуры используется термопара, изготовленная из меди и константана. Термопара проградуирована. Градуировочный график прилагается.

 

Рис. 8

 

 

Определение температурной зависимости сопротивления полупроводника проводится для термистора - одного из самых простых полупроводниковых приборов.

В полупроводниках электрическое сопротивление в значительной степени зависит от температуры. Зависимость сопротивления полупроводника от температуры в определенных температурных интервалах может быть описана выражением

R=R ₀ · exp(- D W/ 2 kT),

где Т - абсолютная температура, k - постоянная Больцмана, DW - энергия активации полупроводника (термистора), exp - то же самое, что e - основание натурального логарифма. Таким образом, сопротивление полупроводника уменьшается по экспоненциальному закону. Зависимость сопротивления полупроводника (термистора) от температуры используется для измерения температуры по силе тока в цепи с полупроводником.

Существуют термисторы для измерения как очень высоких (Т @ 1300 К), так и очень низких (Т @ 4-80 К) температур.

В медицине широко применяются электротермометры, датчиком температуры в которых является термистор. К достоинствам электротермометров следует отнести их малую инерционность, высокую чувствительность, возможность изготовления малогабаритных датчиков, возможность измерения температур на расстоянии. К недостаткам относятся нелинейная шкала и старение. Термопары обладают меньшей чувствительностью, однако лишены указанных недостатков.

Для определения температурной зависимости сопротивления термистора его вместе с активным термоспаем А фиксируют в дюралевом бруске. Для чего в бруске проделывается отверстие, заполняемое непроводящей жидкостью (масло, глицерин и т.д.). Термо-эдс термопары измеряют милливольтметром. Сопротивление исследуемого термистора определяют мультиметром. Контрольный термоспай К термопары опускают в сосуд Дьюара.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Термопару подключить к клеммам милливольтметра.

2. Включить милливольтметр в сеть.

3. С помощью переключателя, расположенного на правой боковой панели, установить нуль милливольтметра в режиме «арретир».

4. Перевести переключатель пределов измерений в положение «5 mV». Рассчитать цену деления милливольтметра.

5. Опустить контрольный и рабочий спаи термопары в стакан с водой и установить нуль шкалы милливольтметра.

6. Записать в тетрадь температуру контрольного спая t⁰ _k.

7. Измерить температуру ладони в нескольких точках. Для этого приложить активный термоспай к ладони и определить соответствующую ТЭДС по милливольтметру. Используя градуировочный график и соотношение t⁰ _л =t⁰ _k + D t⁰, определить температуру ладони.

8. Аналогично измерить температуру шеи, мочки уха, щеки, подбородка и т.д.

9. Выключить милливольтметр. Установить милливольтметр в положение «Арретир».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие устройства называются датчиками? Роль датчиков в медико-биологических измерениях.

2. Что называют характеристикой датчика, чувствительностью, порогом чувствительности, номинальной погрешностью датчика?

3. Дать понятие о генераторных и параметрических датчиках. Привести примеры тех и других датчиков.

4. Дать понятие о биоуправляемых и энергетических датчиках. Привести примеры.

5. Объяснить устройство и принцип действия тензодатчиков, их применение в медицине.

6. Объяснить устройство и принцип действия датчиков температуры (термопары и термистора).

Лабораторная работа №11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МИКРОСКОПА И ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ

Цель работы: изучить микроскоп, определить увеличение микроскопа и линейный размер малого объекта.

Приборы и принадлежности: микроскоп биологический, осветитель, микрометр, миллиметровая линейка, предметное стекло с тонкой проволокой, предметное стекло с волосом, гистологический препарат поперечно-полосатой мышцы, подставка для зарисовки изображения.

 

ТЕОРИЯ

Понятия из оптики, используемые в пособии:

1. Линза - прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, одна из поверхностей может быть плоской.

2. Тонкая линза – линза, толщина которой мала по сравнению с радиусом ее кривизны.

3. Оптическая система - система из нескольких линз.

4. Главная оптическая ось линзы - прямая, проходящая через центры всех ее сферических поверхностей.

5. Главная оптическая ось системы - прямая, на которой лежат центры всех ее сферических поверхностей.

6. Собирающая линза - линза, превращающая падающий на нее пучок параллельных лучей в сходящийся пучок.

7. Оптический центр тонкой линзы - точка, расположенная на главной оптической оси, через которую луч света проходит, не меняя своего направления. Обычно совпадает с геометрическим центром линзы.

8. Оптический центр глаза - условная точка модельного глаза, при прохождении через которую луч не меняет своего направления.

9. Главный фокус линзы - точка, в которой пересекаются после преломления лучи, падающие на линзу параллельно ее главной оптической оси. В соответствии с направлением распространения луча различают передний и задний главные фокусы.

10. Фокальные плоскости - плоскости, проходящие через главные фокусы линзы перпендикулярно к ее главной оптической оси. Параллельные лучи, падающие на линзу под любым углом к главной оптической оси, пересекаются в фокальной плоскости.

11. Фокусное расстояние - расстояние от оптического центра тонкой линзы до ее главного фокуса.

12. Расстояние наилучшего зрения - наименьшее расстояние от предмета до глаза, при котором глаз дает резкое изображение при минимальном напряжении аккомодации. Для нормального глаза оно составляет 25 см.

13. Угол зрения - угол, образованный лучами, идущими от крайних точек предмета через оптический центр глаза.

14. Иммерсионная система - объектив микроскопа, у которого пространство между первой линзой и рассматриваемым предметом заполнено жидкостью с большим показателем преломления, называемой иммерсионной.