Измерение температур
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
льных измерений температуры (от -200 до 600 С) с точностью, определяемой ценой деления шкалы. Для образцовых стеклянных термометров с узким диапазоном шкалы цена деления может достигать 0,01 С. Точность измерений зависит от глубины погружения термометра в исследуемую среду: прибор следует погружать на глубину, при которой проводилась его градуировка. Достоинства этих термометров - простота конструкции и высокая точность измерений. Недостатки: невозможность регистрации и передачи показаний на расстояние; зависимость показаний от изменения объемов жидкости и резервуара, в котором она находится; тепловая инерционность; невозможность ремонта. Область применения таких термометров приведена в таблице 1.
Разновидность жидкостных приборов - электроконтактные ртутные термометры, применяемые для регулирования температуры или сигнализации о нарушении заданного температурного режима в пределах от - 30 до 300 С. Платиновые контакты, впаянные в нижнюю часть капилляра, соединены с медными проводниками, которые через реле включены в цепь электрического нагревателя, либо сигнализации. В момент соединения контактов столбиком ртути замыкается цепь реле, выключающего нагреватель или включающего сигнализацию.
Табл.1 Термометрические жидкости
Жидкость Возможные пределы применения, С Средний коэффициент объёмного теплового расширения К нижнийверхнийдействительныйвидимыйРтуть -357500,000180,00016Толуол -90200 700,001090,00107Этиловый спирт -80700,001050,00103Керосин -603000,000950,00093Петролейный эф. -120250,001520,00150Пентан -200200,000920,00090Манометрические термометры. Их действие основано на изменении давления ?Р рабочего вещества, заключенного в емкость постоянного объема, при изменении его температуры ?t. По конструкции манометрические термометры всех типов практически одинаковы и состоят из термобаллона, манометрической трубчатой пружины (одно- или многовитковой, в виде сильфона) и соединяющего их капилляра (рис. 2). При нагревании термобаллона, помещенного в зону измерения температуры, давление вещества внутри замкнутой системы возрастает. Это увеличение давления воспринимается пружиной, которая через передаточный механизм воздействует на стрелку прибора. В зависимости от того, чем заполнены термобаллоны, различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры.
Рис. 1. Термометры расширения:
Рис.2. Манометрический термометр. а-палочный; б-с вложенной шкалой. 1 - термобаллон; 2-капилляр; 3-трубчатая пружина 4- держатель; 5-поводок; 6-сектор (4-6-передаточный механизм).
В газовых термометрах (обычно постоянного объема) изменение температуры идеального газа пропорционально изменению давления, под которым рабочее вещество (N2, He, Аг) полностью заполняет термосистему прибора. В диапазоне измеряемых температур (от - 120 до 600 С) различия свойств идеальных и реальных газов учитываются при градуировке термометров.
В основу работы жидкостных термометров, термобаллоны которых полностью заполнены кремнийорганическими жидкостями, положена линейная зависимость изменения ее объема от температуры, что определяет равномерность шкал данных приборов. Пределы измерений от - 50 до 300 С. В конденсационных (парожидкостных) термометрах измеряют давление насыщенного пара над поверхностью низкокипящей жидкости (ацетон, метилхлорид и др.), заполняющей термосистему на 2/3 ее объема. Изменение этого давления непропорционально изменению температуры, поэтому такие приборы имеют неравномерные шкалы. Пределы измерений от -25 до 300 С.
Манометрические термометры надежны в эксплуатации (хотя и отличаются запаздыванием показаний) и используются как показывающие, самопишущие и контактные технологические приборы; при большой длине капилляра (до 60 м) могут служить дистанционными термометрами. Погрешность измерений примерно 1,5% от максимального значения шкалы при нормальном давления. В случае отклонений от них возникают дополнительные погрешности, которые определяются расчетом или компенсируются.
Термометры сопротивления. Измерение (с высокой точностью) температуры основано на свойстве проводников (металлы и сплавы) и полупроводников (например, оксиды некоторых металлов, легированные монокристаллы кремния Si или германия Ge) изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. С её повышением для проводников сопротивление увеличивается, для полупроводников - уменьшается. Количественно такая зависимость выражается температурным коэффициентом электрического сопротивления (ТКЭС, С-1) Эти термометры состоят из чувствительного элемента (термоэлемента) и защитной арматуры. Наиболее распространены термометры с термоэлементами из чистых металлов, особенно Pt -платины - (ТКЭС = 3,910-3) и Сu -меди-(4,2610-3). Конструктивно чувствительный элемент представляет собой металлическую проволоку, намотанную на жесткий каркас из электроизолирующего материала (например, слюда, кварц) или свернутую в спираль, которая герметично помещена в заполненные керамическим порошком каналы каркаса (рис. 3).
Платиновые термометры применяют для измерения температур в пределах от - 260 до 1100С, медные - от - 200 до 200 С. Платиновый либо медный чувствительный элемент, вставленный в гильзу (из бронзы, латуни или нержавеющей стали), на конце которой имеются выводы (клеммы) для присоединения к головке термометра, называют термометрической вставкой. Последняя может входить в состав прибора либо использоваться отдельно как датчик температуры.
Для измерения сопрот?/p>