- •Глава 1. Общие сведения об измерениях и погрешностях. Статические и динамические характеристики, надежность средств измерений
- •1.1. Общие сведения об измерениях
- •1.2. Погрешности измерений
- •1.3. Статические и динамические характеристики средств измерений
- •1.4. Основные понятия о надежности средств измерений
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры
- •2.1. Термометры расширения
- •2.2. Термометры манометрические
- •2.3. Термоэлектрические термометры (термопары)
- •2.4. Вторичные приборы для измерения термоэлектродвижущей силы
- •2.5. Термопреобразователи сопротивления
- •2.6. Вторичные приборы для термопреобразователей сопротивления
- •2.7. Пирометры излучения
- •Длина волны 0,65 мкм. Другим типом оптических пирометров являются фотоэлектрические (рис. 2.7.1).
- •Глава 3. Приборы для измерения давления
- •3.1. Жидкостные манометры
- •Передаточная характеристика
- •3.2. Грузопоршневые манометры
- •3.3. Деформационные манометры
- •Мембранные манометры
- •3.5. Электрические,теплопроводные и ионизационные манометры.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ
- •4.1. Расходомеры переменного перепада давления.
- •4.2. Расходомеры скоростного напора
- •4.3. Расходомеры постоянного перепада давления
- •4.4. Расходомеры переменного уровня
- •4.5. Расходомеры индукционные
- •4.6. Ультразвуковые расходомеры
- •4.7. Калориметрические расходомеры
- •4.8. Расходомеры инерционные
- •4.9. Расходомеры, основаннные на других физических принципах
- •4.10. Счетчики жидкости
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
- •5.1. Механические уровнемеры
- •5.2. Гидростатические уровнемеры
- •5.3. Преобразователи, основанные на измерении электрофизических параметров
- •5.4. Радиоизотопные уровнемеры
- •5.5. Акустические уровнемеры
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Глава 1.Общие сведения об измерениях и погрешностях,
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры.
- •Глава 3. Приборы для измерения давления.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ.
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
2.1. Термометры расширения
К ним в первую очередь относятся термометры стеклянные жидкостные. Они широко используются в различных отраслях пищевой промышленности благодаря простоте своей конструкции и высокой точности измерений.
Интервал измеряемых температур составляет от -100 до 650 °С.
Материал стекла термометра может быть различных марок. В качестве наполнителя используют различные жидкости и ртуть. Последняя обладает рядом преимуществ, в том числе она не смачивает стекло и может быть получена химически чистой. Температура ее плавления 38,66 °С, а кипения 356,6 °С.
Цена деления шкалы от 0,01 до 10 °С определяется диапазоном измерений, видом применяемой жидкости и назначением.
В настоящее время проводятся работы по расширению диапазона измерений от минус 200 до 1200 °С.
По своим конструктивным характеристикам жидкостные термометры делятся на следующие виды:
термометры с вложенной шкалой (шкала скреплена с капилляром и находится внутри защитной оболочки);
термометры палочного типа (шкала на поверхности капилляра);
термометры с прикладной шкалой (капилляр прикреплен к шкальной пластине).
Термометры рассчитаны либо на полное (до считываемой температуры), либо на частичное погружение в измеряемую среду, на последних имеется отметка глубины погружения.
Градуировка термометров произведена в градусах международной шкалы температур, обозначаемой °С.
Термометры для более точных измерений снабжаются паспортами с указанием величин поправок.
При применении жидкостных термометров возникают погрешности, обусловленные отличием условий их использования от условий градуировки, а также в связи со старением стекла.
В частности, вводится поправка на так называемый “выступающий столбик”.
Так, если термометр, рассчитанный на полное погружение, применяется с частичным, то поправка составит
,
где – длина “выступающего столбика”, °С ;
– температура, отсчитанная по термометру ;
– средняя температура “выступающего столбика”, определяемая вспомогательным термометром, резервуар которого размещается в середине “выступающего столбика” ;
– коэффициент, зависящий от вида наполняемой жидкости (толуол – 7,5; спирт – 6,5; керосин – 5,6; эфир – 9,3).
При использовании термометра, предназначенного для неполного погружения, следует вводить поправку на окружающую температуру:
,
где – температура окружающего воздуха.
Для того чтобы учесть старение стекла, которое приводит к уменьшению объема резервуара и смещению точки 0 °С, периодически необходимо контролировать эту точку и вносить соответствующие поправки в показания термометра.
Стеклянный, ртутный, лабораторный метастатический термометр Бекмана типа ТЛ-1 с вложенной шкалой из молочного стекла предназначен для высокоточных измерений температурных разностей (не более 5 °С) в интервале температур от -20 до +150 °С.
Применяется для отсчета разностей температур между точками кипения или замерзания растворов различных концентраций при определении молекулярных весов, а также при колориметрических измерениях. Изогнутый в верхней части капилляр образует верхний запасной сильфонообразный резервуар со вспомогательной шкалой. На запаянную головку термометра насажен металлический никелированный колпачок. Условная нулевая точка основной шкалы может принимать различные значения в зависимости от количества ртути, содержащейся в момент отсчета в основном резервуаре термометра. Настройка термометра на заданный интервал осуществляется предварительным переливанием ртути из основного резервуара во вспомогательный с приблизительной дозировкой по верхней шкале. При измерениях его погружают до нормального деления основной шкалы.
Пределы измерения, °С: основная шкала 05, вспомогательная -20150.
Цена деления: основная 0,01; вспомогательная 5 °С.
Пределы измерения ,°С: -3070; 0100; 0150; 0250; 0350.
Цена деления 1 С.
Термометр лабораторный палочный высокоградусный ТЛ-3 стеклянный ртутный выполнен из массивной капиллярной трубки с нанесенным делением шкалы.
Пределы измерения, °С: 0500.
Цена деления: 2 C.
Термометр лабораторный палочный высокоградусный типа ТЛ-4 – для точных измерений и поверки в термостатах других термометров. Пределы измерения,°С: – 30 260 °С.
Цена деления 0,1 °С.
В комплект поставки входит поверочное свидетельство.
Промышленностью также выпускаются комплекты из 4-х лабораторных приборов типа ТЛ-5 и 8-ми приборов типа ТЛ-6, цена деления 0,5 °С.
Для поверочных лабораторий выпускается термометр типа ТЛ-18, который предназначен для точного измерения температуры в условиях специальных лабораторий.
Цена деления 0,1 °С. Величина поправок не более +0,2 °С.
Еще более высокую точность измерений можно получить, пользуясь термометрами лабораторными ртутными равноделенными типа TP-1 для точных измерений. Они могут быть использованы в качестве образцовых. Цена деления шкалы составляет 0,01 °С. Величина поправок не более 0,05 °С. Снабжаются поверочным свидетельством, в котором указываются поправки к показаниям термометра, коэффициенты внутреннего и внешнего давления.
Пределы 0 60 °С. Размах шкалы – 4 °С.
Приборы типа ТР - 2 охватывают диапазон 0155 °С (через каждые 10 °С). Цена деления 0,02 °С.
Для измерения температуры мяса в процессе хранения и перевозки разработан специальный термометр СП-7. Наполнитель – толуол или полиэтилсилоксан, окрашенные в красный цвет. При определении температуры нижнюю часть термометра погружают в измеряемую среду. Пределы измерения температуры -30 ÷ +30 °С.
Цена деления 1 °С.
Для специальных камер выпускается термометр типа СЛ-12 с погружаемой нижней частью, загнутой под углом 90°. Наполнитель толуол, окрашенный в красный цвет. Пределы измерения 0 70 °С, погрешность не более 1 °С.
Для автоклавов пищевой промышленности выпускаются термометры типа СП-36. Нижняя часть его изогнута под углом 105°. Пределы измерения 0 150 °С. Погрешность 2 °С.
Специально для молочной промышленности разработаны термометры стеклянные жидкостные типов ТС-4 (с вложенной шкалой из молочного стекла) и ТС-4а (со шкалой из бумаги). Предназначены для измерения температуры молока в процессе производства и хранения молочных продуктов.
Термометрическая жидкость – толуол или полиэтилсилоксан, окрашенные в красный или другие цвета.
При измерении его погружают до отметки “0”.
Пределы измерения 0 100 °С. Цена деления 1 °С.
Для защиты технических термометров выпускаются специальные оправы металлические. Они состоят из чехла для верхней части термометра с вырезным окном для шкалы, кармана для нижней части (прямой или угловой), колена (для угловых).
В зависимости от формы нижней части применяются два типа оправ А – прямые и Б – под углом 90°. Погруженная часть выпускается на давление до 6,4 МПа.
Динамические свойства жидкостных термометров описываются передаточной функцией:
,
где в пределах 0,1-2 с;
– в пределах 3,2-45 с.
При размещении в защитных чехлах:
с и с.
Разновидностью жидкостных стеклянных термометров являются электроконтактные. В капилляре впаяны платиновые проволочки. Один из контактов располагается в нижней части, а другие – на уровне значений температур, которые необходимо сигнализировать. Контакты могут быть неподвижные и подвижные. Контакт перемещается с помощью винта овальной гайки, заключенной в овальную трубку. Винт вращается при помощи подковообразного магнита, установленного на диамагнитном колпачке в верхней части термометра.
Сигнализатор температуры пневматический дилатометрический, конструктивно выполнен из двух узлов: дилатометрического чувствительного элемента и приставки пневматической. Материал стержня имеет небольшой коэффициент линейного расширения по сравнению с материалом чувствительной трубки.
На свободном конце стержня имеется регулирующая гайка со шкалой. Сопло вставлено в паз стержня и крепится к основанию трубки винтами. К соплу пружиной прижат шарик. Силы прижатия шарика к отверстию сопла определяют температуру срабатывания реле.
П невматическая приставка состоит из: платы, реле универсального пневматического, перепускного устройства, переключателя рода работ и пневмосопротивления нерегулируемого. Давление 0,14 МПа.
Д
Рис. 2.1.1
Принцип действия стержневого дилатометрического термометра основан на разности удлинения стержня и трубки при изменении температуры.
В
Рис. 2.1.1
При изменении температуры изменение длины трубки (при неизменных размерах стержня) передается через систему рычагов стрелке показывающего прибора.
Ч
Рис. 2.1.2