Методы и приборы для измерения температуры Лекция

Методы и приборы для измерения температуры Лекция № З

3. 1 Классификация термометров Температура вещества - величина, характеризующая степень нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул.

3. 1 Классификация термометров На изменении объёма тела - термометры расширения • изменение линейного размера – дилатометры, биметалические термометры; • изменение давления рабочего вещества в замкнутой камере - манометрические термометры. На изменении сопротивления - термометры сопротивления • термометры из благородных металлов - платины; • термометры из неблагородных металлов; • полупроводниковые термометры (термисторы).

3. 1 Классификация термометров Основанные на явлении термоэффекта - термопары. Использующие оптические свойства вещества – оптические термометры или пирометры: • радиационные пирометры; • яркостные пирометры; • цветовые пирометры.

3. 1 Классификация термометров Использующие прочие свойства вещества: • шумовые термометры, использующие зависимость уровня шума от температуры (для измерения низких температур); • резонансные термометры, использующие зависимость резонансной частоты от температуры; • термометры, использующие свойства р-п переходов.

3. 1 Классификация термометров Используемый физический эффект Наименование устройства Пределы длительного измерения температуры, "С Нижний Верхний Тепловое расширение Жидкостные стеклянные термометры -190 600 Изменение давления Манометрические термометры -160 60 -200 500 -90 180 Изменение Электрические электрического термометры сопротивления Полупроводниковые термометры сопротивления

3. 1 Классификация термометров Используемый физический эффект Наименование устройства Пределы длительного измерения температуры, "С Нижний Термоэлектри ческие эффекты Тепловое излучение Термоэлектрические -50 термометры (термопары) стандартизованные Термоэлектрические термометры (термопары) 1300 специальные Оптические пирометры Радиационные пирометры Фотоэлектические пирометры Цветовые пирометры Верхний 1600 2500 700 20 6000 3000 4000 1400 2800

3. 2 Термометры расширения. Жидкостные стеклянные. Измерение температуры жидкостными стеклянными термометрами основано на различии коэффициентов объемного расширения жидкости и материала оболочки термометра.

3. 3 ТЕРМОМЕТРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА РАСШИРЕНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. К этой группе приборов относятся дилатометрические и биметаллические термометры, основанные на изменении линейных размеров твердых тел с изменением температуры. Конструктивное исполнение дилатометрических термометров основано на преобразовании измеряемой температуры в разность абсолютных значений удлинений двух стержней, изготовленных из материалов с существенно различными термическими коэффициентами линейного расширения: = (lt 1 – lt 2 )/l 0 (t 2– t 1); 1/град где l 0, lt 1, lt 2 - линейные размеры тела при 0 С, температурах t 1 и t 2 соответственно.

3. 3 Термометры, основанные на расширении твердых тел. Биметаллические термометры

ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЙ (А), БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ (Б) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ 1 – трубка из материала с большим коэффициентом температурного расширения; 2 – стержень из металла с малым коэффициентом температурного расширения; 3, 4 – полоски металлов с разными коэффициентами температурного расширения; 5 – держатель подвижного контакта.

3. 4 МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР 1 – металлический термобаллон, 2 - рабочий манометр, 3 – металлический капилляр

3. 4 МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР

3. 5 Электрические термометры. t 0 Принцип действия этого типа Требования к термопарам: В А термометров основан на зависимости 1) воспроизводимость, термо-ЭДС (ТЭДС) цепи от изменения 2) высокая чувствительность, температуры. 3) надежность, Термоэлектрический эффект 4) стабильность, объясняется наличием в металле 5) достаточный температурный диапазон. свободных электронов, число которых в единице объема различно для разных t металлов. Методы и средства для измерения ТЭДС: 1) Метод непосредственной оценки ( с помощью EAB(t t 0) = EAB(t t 0’) ± EAB(t 0’t 0). милливольтметра); СРС 2) Компенсационный метод (с помощью потенциометров). СРС

1 рабочий горячий спай 2 Защитный корпус 3 термоэлектроды 4 Свободные концы

3. 6 Термометры сопротивления. 2 Группы 1. Металические термометры сопротивления. 2. Полупроводниковые термометры сопротивления α = (R 100 –R 0)/(R 0*100); 1/град Величина α показывает, во сколько раз увеличивается сопротивление проводника при повышении его температуры на один градус.

Основные требования -Стабильность градуировочной характеристики; -Воспроизводимость градуировочной характеристики. Не основные -Линейность R=f(T); -Высокое значение ТКС; -Большое удельное сопротивление; -Невысокая стоимость металла.

3. 6 Полупроводниковые терморезисторы (термисторы) К = A * e. B/T

3. 7 Пирометры Яркостные. Позволяют визуально определять, как Яркостные. правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нити. Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения. Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.