Измерение температур.
В зависимости от принципа действия промышленные приборы для измерения температуры делятся на следующие группы:
1) Манометрические термометры, основанные на использовании зависимости давления вещества при постоянном объёме от изменения температуры.
2) Термометры сопротивления, основанные на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников при изменении их температуры.
3) Термоэлектрические термометры, основанные на зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры.
4) Пирометры излучения, из которых наибольшее распространение получили:
Яркостные (оптические), основанные на измерении яркости нагретого тела;
Цветовые (пирометры спектрального соотношения), основанные на измерении распределения энергии в спектре теплового излучения тела;
Рационные, основанные на измерении мощности излучения нагретого тела;
Манометрические термометры
Манометрический термометр (рис. 1) состоит из термобаллона 1,
к
апиллярной
трубки 2 и манометра 3. Термобаллон 1
погружается в среду с измеряемой
температурой. При изменении температуры
изменяется давление рабочего вещества.
По капилляру это давление передаётся
на трубчатую манометрическую пружину,
от которой через передаточный механизм
приводится в действие стрелка или перо
прибора.
Рис.1. Манометрический термометр
В зависимости от вида рабочего (термометрического) вещества, заполняющего термосистему, манометрические термометры делятся на газовые, жидкостные и конденсационные.
В газовых манометрических термометрах в качестве рабочего вещества используется обычно азот. Приделы измерения от -200 до 600°C. Шкала приборов равномерная. Длина капиллярной трубки составляет 1,6 – 40 м.
В жидкостных манометрических термометрах термосистема заполнена силиконовыми жидкостями. Вследствие возможности возникновения дополнительной температурной погрешности длина капилляра этих термометров меньше, чем газовых и составляет 0,6 – 10 м. Приделы измерения от -50 до 300° С.
В конденсационных манометрических термометрах рабочим веществом являются низкокипящие органические жидкости (ацетон, оррион, хлористый метил и др.). Термобаллон конденсационных термометров на 2/3 заполнен рабочей жидкостью, над которой находится образующийся из неё насыщенный пар. Длина капилляра достигает 25 м. Предел измерения от -25 до 300° С. Конденсационные термометры имеют неравномерную (сжатую в начале) шкалу, что обусловлено нелинейной зависимостью давления насыщенного пара от его температуры.
Достоинствами манометрических термометров всех видов являются взрыво - и пожаробезопастность, простота конструкции и обслуживания, возможность дистанционного измерения и автоматической записи температуры. К их недостаткам относятся невысокая точность измерения, большие размеры термобалона (длина до 500 мм, диаметр до 20 мм), значительная инерционность.
Термометры сопротивления.
Омическое сопротивление проводников и полупроводников представляет некоторую функцию их температуры, т.е. R = ƒ(T°C) вид этой функции зависит от природы материала. Измеряя сопротивление нагретого проводника или полупроводника одним из известных методов и зная вид функции R = ƒ(T°C) для данного материала, можно определить его температуру, а следовательно, и температуру пространства или среды, в которую он помещён. При увеличении температуры сопротивления ряда чистых металлов возрастает, а полупроводников снижается.
Для изготовления ТС наиболее пригодны по своим физико-химическим платина и медь. Чувствительные элементы ТС представляют собой тонкую медную или платиновую проволоку намотанную бифилярно на специальный слюдяной, фарфоровый или пластмассовый каркас. Для предохранения от внешних воздействий чувствительные элементы ТС заключают в металлическую трубку с литой головкой, в которой смонтированы выводы концов обмотки для их подключения к соединительным проводам.
Термометры сопротивления изготавливают следующих типов:
ТС медные (ТСМ) на пределы от -50 до 200° С;
ТС платиновые (ТСП) на пределы от -200 до 600° С.
Выпускаются ТС с унифицированным выходным сигналом 0-5, 4-20 мА; ТСМУ на пределы от -50 до 200° С; ТСПУ на пределы от -200 до 500° С.
Термометры сопротивления по сравнению с манометрическими термометрами обладают рядом преимуществ: более высокой точностью измерения, возможностью передачи показаний на большие расстояния, возможностью централизации контроля температуры путём присоединения нескольких термометров к одному многоточечному прибору, меньшим запаздыванием в показаниях.
Недостаток термометров сопротивления – необходимость в постороннем источнике тока.
В качестве измерительных (вторичных) приборов термометров сопротивления применяются уравновешенные мосты и логометры.