Методы и средства измерения температуры
Общие сведения Температурой называют физическую величину, характеризующую степень нагретости тела. Средство измерений температуры называют термометром. Практически все технологические процессы связаны с температурой, т. к. различные свойства материалов зависят от температуры. В отличие от таких физических величин, как длина, масса и др. температура является не экстенсивной (параметрической), а интенсивной (активной) величиной. Так, если разделить на две равные части гомогенное тело, то его масса делится пополам. Температура, являющаяся интенсивной величиной, таким свойством аддитивности не обладает, т. е. для системы, находящейся в термическом равновесии, любая микроскопическая часть системы имеет одинаковую температуру. Поэтому не представляется возможным создание эталона температуры, наподобие того, как создаются эталоны экстенсивных величин. Измерять температуру можно только косвенным путем, основываясь на зависимости от температуры таких физических свойств тел, которые поддаются непосредственному измерению. Эти свойства тел называют термометрическими. Термометрическими свойствами могут быть изменения: объёма газа или жидкости, электрического сопротивления тел, разности электрического потенциала на границе раздела двух проводящих тел и т. д. Соответствующие этим признакам приборы для измерения температуры (термометры) будут: газовый и ртутный термометры, использующие в качестве датчика термосопротивление или термопару. Вещества, характеризующиеся термометрическими свойствами, называют термометрическими. Другой метод измерения температуры реализован в пирометрах - приборах для измерения яркостной температуры тел по интенсивности их теплового излучения. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 2
Температурные шкалы Температурные измерения проводиться по температурной шкале. Температурной шкалой называют функциональную числовую связь температуры со значениями измеряемого термометрического свойства. В связи с этим представляется возможным построение температурной шкалы на основе выбора любого термометрического свойства. В то же время нет ни одного термометрического свойства, которое линейно изменяется с изменением температуры и не зависит от других факторов в широком интервале измерения температур, т. е. возможно создание СИ только для определенного диапазона. При разработке температурной шкалы единица измерения в разных температурных диапазонах определяется по так называемым реперным точкам - фиксированным значениям температур, соответствующих либо тройным точкам, либо плавлению, либо затвердеванию чистых веществ, в основном, чистых металлов. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 3
Температурные шкалы Наиболее часто при получении шкалы температур используются свойства вода. Точки таяния льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении выбраны в качестве реперных точек в современных температурных шкалах, предложенных Андерсом Цельсием (1701 - 1744), Рене Антуаном Фершо Реомюром (1683 - 1757), Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686 - 1736). Наиболее простой реализацией реперной точки является применение тающего льда – 0 С. Тройная точка воды - эта реперная точка (0, 0100 0 С), при которой достигается равновесие между тремя фазами воды (твердой, жидкой и газообразной), может быть реализована с весьма высокой точностью. К тому же она не зависит от барометрического давления. Для обеспечения единства измерений температуры в качестве международного стандарта в 1968 году принята Международная практическая температурная шкала МПТШ-68. Текущая версия МПТШ-2005 Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 4
Измерения тепловых величин Сравнение температурных шкал Описание Кельвин Цельсий Фаренгейт Ранкин Делиль Ньютон Реомюр Абсолютный ноль* 0 − 273. 15 − 459. 67 0 559. 725 − 90. 14 − 218. 52 Температура таяния смеси Фаренгейта (соль и лёд в равных количествах) 255. 37 − 17. 78 0 459. 67 176. 67 − 5. 87 − 14. 22 Температура замерзания воды 273. 15 0 32 491. 67 150 0 0 Средняя температура человеческого тела ¹ 310. 0 36. 6 98. 2 557. 9 94. 5 12. 21 29. 6 Температура кипения воды 373. 15 100 212 671. 67 0 33 80 Плавление титана 1941 1668 3034 3494 − 2352 550 1334 Поверхность Солнца 5800 5526 9980 10440 − 8140 1823 4421 * - абсолютный ноль температуры — это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело. Абсолютный ноль служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы, например, шкалы Кельвина. По шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура − 273, 15 °C Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 5
Классификация средств измерения температуры Контактные термометры Диапазон измерений Термометры расширения от -100 до 600 ºС Манометрические термометры от -150 до 600 ºС Термоэлектрические термометры (термопары) от -200 до 2000 ºС Термометры сопротивления от -260 до 1100 ºС Бесконтактные термометры Пирометры от 100 до 6000 ºС Радиометры от 50 до 3500 ºС Тепловизоры от -50 до 2000 ºС Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 6
Классификация СИ Контактные приборы и методы по принципу действия разделяются на: 1. Термометры расширения, принцип действия которых основан на зависимости объемного расширения жидкости и линейных размеров твердых тел от температуры; 2. Манометрические термометры, принцип действия которых основан на изменении давления рабочего (термометрнческого) вещества в зависимости от температуры; 3. Термоэлектрические термометры (термопары), принцип действия которых основан на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры; 4. Термометры сопротивления, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента (проводника или полупроводника) от температуры. Бесконтактные методы, в основе которых лежит регистрация собственного теплового или оптического излучения, можно представить следующими направлениями: 1. Пирометрия - измерение температуры самосветящихся объектов: пламени, плазмы, астрофизических объектов; 2. Радиометрия - измерение температуры по собственному тепловому излучению тел. Для невысоких и комнатных температур это излучение находится в инфракрасном диапазоне длин волн; 3. Тепловидение - радиометрическое измерение температуры с пространственным разрешением и с преобразованием температурного поля в телевизионное изображение, иногда с цветовым контрастом. Позволяет измерять градиенты температуры, температуру среды в замкнутых объемах, например, температуру жидкостей в резервуарах и трубах. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 7
Контактные приборы. 1. Термометры расширения 1. 1. Жидкостные термометры В ЖТ измеряется относительное расширение жидкости по сравнению с объемом резервуара. Основная часть термометрической жидкости располагается в шарообразном или цилиндрическом резервуаре, который собственно и является чувствительным элементом термометра. Резервуар сообщается с длинным и узким стеклянным капилляром. В качестве термометрической жидкости в большинстве случаев используется химически чистая ртуть. Ртуть не смачивает стекло, легко получается в чистом виде, находится в жидком состоянии в широком диапазоне температур (от - 38, 84 до 356, 58 °С). Стеклянный жидкостный термометр: 1 - резервуар; 2 - капилляр; 3 - термометрическая жидкость; 4 -шкала. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 8
Контактные приборы. 1. Термометры расширения 1. 1. Жидкостные термометры Диапазон измерения стеклянных жидкостных термометров зависит от свойств термометрической жидкости: Изопентан (-195)…(+35) Нормальный пентан (-130)…(+35) Этиловый спирт (-110)…(+210) Толуол (-90)…(+110) Ртуть - таллий (-60)…(+30) Ртуть в вакууме (-30)…(+150) Ртуть под давлением 10 -15 МПа (-30)…(+630) Допустимая погрешность составляет от 0, 3 до 5 % и зависит от диапазона и цены деления шкалы. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 9
Контактные приборы. 1. Термометры расширения 1. 2. Дилатометрические термометры - средство измерения температуры, в котором измерение происходит за счет пропорционального удлинения двух твердых тел, обусловленного различием их температурных коэффициентов линейного расширения. Принцип действия: Если в начале рабочего диапазона при начальной температуре - t 0 длина обоих твердых тел одинакова и равна L 0, то возникающая в конце диапазона температура - t. K вызовет удлинение тел и будет равна: 1 2 ΔL = Lн -(k 1 -k 2)*(t. K- t 0) Диапазон измерения термометров от -30 до 1000°С, погрешность 1, 5 — 2, 5%. Обладают высокой надежностью и используются в релейных схемах для контроля перегрева. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 10
Контактные приборы. 1. Термометры расширения 1. 3. Биметаллические термометры Значительно чаще применяют биметаллические термометры, в которых для индикации температуры также используют различное температурное расширение двух разнородных материалов. Биметаллические термометры могут быть изготовлены весьма малых размеров, в чем состоит их существенное преимущество перед громоздкими дилатометрическими термометрами. Они просты при конструировании поскольку у них мало движущихся частей, их изготовляют в самых разнообразных исполнениях, надежны и дешевы. Биметаллическими термометрами можно измерять температуру от – 50 до + 600 0 С. При температурах до 600 0 С их можно применять лишь кратковременно. Точность составляет от ± 1 до ± 3 %. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 11
Контактные приборы. Манометрические термометры 5 Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры. 6 3 4 Замкнутая измерительная система манометрического термометра состоит из чувствительного элемента, воспринимающего температуру измеряемой среды - металлического термобаллона 1, рабочего элемента манометра 3 -6, измеряющего давление в системе и длинного соединительного металлического капилляра 2. При изменении температуры измеряемой среды давление в термобалоне меняется, что деформирует измерительную пружину 3, отклонение которой передается с помощью механизма 4 на стрелку 6. Отчет показаний производится по шкале манометра 5, отградуированного в градусах температуры. Методы и средства измерения температуры 2 1 1 - термобаллон 2 - капиллярная трубка 3 - манометрическая пружина (трубчатая) 4 - передаточный механизм 5 - шкала температур 6 - стрелка прибора Череповецкий государственный университет 12
Контактные приборы. Манометрические термометры подразделяют на три основных разновидности: 1. Газовые, в которых вся измерительная система заполнена инертным газом. 2. Жидкостные, в которых вся измерительная система (термобаллон, манометр и соединительный капилляр) заполнены жидкостью; 3. Конденсационные, в которых термобаллон заполнен частично жидкостью с низкой температурой кипения и частично – ее насыщенными парами, а соединительный капилляр и манометр – насыщенными парами жидкости или, чаще, специальной передаточной жидкостью; 1. Газовые манометрические термометры предназначены для измерения температуры от -150 до +600 °С. Термометрическим веществом здесь служат гелий, аргон или азот. Принцип работы этих термометров основан на использовании закона Гей-Люссака где 0 P и t P -давление газа при температурах 0 и t, °С; β - термический коэффициент давления газа, равный 1/273, 15. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 13
Контактные приборы. Манометрические термометры 1. Газовые манометрические термометры Для газовых манометрических термометров характерны большие размеры термобаллонов (диаметр 20 -30 мм, а длина 250 -500 мм) и, как следствие этого, их значительная инерционность. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 14
Контактные приборы. Манометрические термометры 2. Жидкостные манометрические термометры В жидкостных манометрических термометрах систему заполняют термометрической жидкостью под некоторым начальным давлением. В качестве термометрического вещества в данных термометрах используется ртуть под давлением 10 -15 МПа при комнатной температуре или толуол, ксилол, пропиловый спирт, силиконовые жидкости при Р=0, 5 -5 МПа. При ртутном заполнении диапазон измерений от -30 до 500°С, а для органических жидкостей – от -150 до З 00 °С. Так как жидкость практически несжимаема, объем термобаллона в жидкостных термометрах должен быть согласован со свойствами манометрической пружины. Предел измерений жидкостным манометрическим термометром [-150°С; +300°С]. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 15
Контактные приборы. Манометрические термометры 3. Манометрические конденсационные термометры В качестве манометрического вещества в этих термометрах используются легкокипящне жидкости (пропан, этиловый эфир, ацетон, толуол, хлористый метил и т. д. ). Диапазон измерения от -50 до 350°С. Специально изготовленные термометры применяются для измерения сверхнизких температур от 0, 8 К. Термобаллон термометра заполнен конденсатом примерно на 70 -75% объема, а над конденсатом находится насыщенный пар этой же жидкости. При повышении температуры усиливается испарение жидкости и увеличивается упругость пара, это приводит к повышению конденсации и, соответственно, равновесие наступает при новом значении давления - которое соответствует измеренной температуре. Преимущества: конденсационные термометры более чувствительны, чем остальные. Важное достоинство этих термометров — возможность использования их на взрывоопасных объектах. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 16
Контактные приборы. Манометрические термометры Достоинствами манометрических термометров являются сравнительная простота конструкции и применения, возможность дистанционного измерения температуры (длина капилляра может достигать 60 м) и возможность автоматической записи показаний. Недостатки: относительно невысокая точность измерения (класс точности 1. 6; 2. 5; 4. 0 и реже 1. 0). Трудность поддержания герметичности в термобаллоне и трудность ремонта при разгерметизации и последующей градуировки. Применяются для непрерывного измерения температуры жидких или газообразных сред в стационарных промышленных установках. Выбор определенного манометрического термометра зависит от необходимой скорости измерения, погрешности и стоимости прибора. Благодаря широкому диапазону рабочих температур термометры манометрические находят широкое применение в машиностроении, пищевой промышленности и холодильном оборудовании. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 17
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Измерение температуры термоэлектрическими термометрами термоэлектрическими преобразователями (ТЭП) основано на использовании термоэлектрического эффекта, открытого в 1821 г. Зеебеком. Термоэлектрического эффект: Цепь состоит из двух проводников (термоэлектродов) А и В. Места соединений термоэлектродов 1 и 2 называют спаями. Зеебеком было установлено, что если температуры спаев T 1 и T 2 не равны, то в замкнутой цепи будет протекать электрический ток. Направление этого тока, называемого термотоком, зависит от соотношения температур спаев, т. е. если Т 1>Т 2, то ток протекает в одном направлении, а при Т 1<Т 2 - в другом. При размыкании такой цепи на ее концах может быть измерена так называемая термоэлектродвижущая сила (термо. ЭДС). Следует отметить, что рассматриваемый эффект обладает и обратимым свойством, заключающимся в том, что если в такую цепь извне подать электрический ток, то в зависимости от направления тока один из спаев будет нагреваться, а другой охлаждаться (эффект Пельтье). Возникновение термотока или термо. ЭДС в современной физике объясняется тем, что различные металлы обладают различной работой выхода электронов и поэтому при соприкосновении двух разнородных металлов возникает контактная разность потенциалов. Кроме того, при различии температур концов проводников в них возникает диффузия электронов. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 18
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Спай, погружаемый в объект измерения температуры, называют рабочим спаем или рабочим концом, а спай вне объекта называют свободным спаем (концом). Для оценки свойств ТЭП, составленных из различных пар разнородных термоэлектродов, достаточно знать значения термо. ЭДС, развиваемые термоэлектродами в паре с одним из термоэлектродов, называемым нормальным. В качестве нормального стандартами предусматривается термоэлектрод из химически чистой платины. Зависимость температуры от термо. ЭДС для различных используемых ТЭП устанавливается экспериментально путем градуировки и последующего табулирования или построением графика зависимости термо. ЭДС от температуры. В процессе градуировки температура свободного конца ТЭП должна поддерживаться постоянной и значение ее стандартизовано в РФ на уровне = 0 о. С. Термоэлектрические преобразователи обозначаются в зависимости от применяемых сплавов: хромель—копель — ТХК, хромель—алюмель — ТХА, платинородий—платина — ТПП, платинородий (30% родия) — платинородий (6% родия) — ТПР. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 19
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 20
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Примеры Обозна-ие термопары, ANSI Тип по ГОСТ Р 8. 585 -2001 Материал положительно го электрода Материал отрицательного электрода J ТЖК Железо, Fe Константан, Cu-Ni 2, 2 o. С или 0, 75% -200 800 K TXA Хромель, Cr-Ni Алюмель, Ni-Al 2, 2 o. С или 0, 75% выше 0 o. С, 2, 2 o. С или 2% ниже -200 1400 T ТМК Медь, Cu Константан, Cu-Ni 1 o. С или 0, 75% выше 0 o. С, 1 o. С или 1, 5% ниже -200 400 -200 1000 -270 1300 Максимальная погрешность Диапазон измерений E ТХКн Хромель, Cr-Ni Константан, Cu-Ni 1, 7 o. С или 0, 5% выше 0 o. С, 1, 7 o. С или 1% ниже N ТНН Никросил, Ni. Cr-Si Нисил, Ni-Si-Mg 2, 2 o. С или 0, 75% выше 0 o. С, 2, 2 o. С или 2% ниже R ТПП Платина-Родий (13% Rh) Платина Pt 1, 5 o. С или 0, 25% 0 1750 S ТПП Платина-Родий (10% Rh) Платина Pt 1, 5 o. С или 0, 25% 0 1750 B ТПР Платина-Родий (30% Rh) Платина-Родий (6% Rh) 0, 5% выше +800 o. С 600 1800 C ТВР, A (A 1, A-2, A-3) Вольфрам. Рений, W-Re (5% Re) Вольфрам-Рений, W-Re (26% Re) 4, 5 o. С до _425 o. С, 1% до 2320 o. С 0 2200 Череповецкий государственный университет 21 Методы и средства измерения температуры
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Градуировочные зависимости основных типов термопар Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 22
Контактные приборы. Термоэлектрические термометры - термопары Необходимо подчеркнуть, что генерируемая в контуре ТЭП термо. ЭДС зависит только от химического состава термоэлектродов и температуры спаев и не зависит от геометрических размеров термоэлектродов и размера спаев. Применение Термопары широко применяют для измерения температуры различных промышленных объектов (газы, жидкости). Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах, например расплавленная сталь. К числу достоинств термопар относятся надежность, простата конструкции, малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Погрешность измерений может составлять от 0, 25 до 2 %. В качестве средств измерений, работающих в комплекте с ТЭП, используются милливольтметры, потенциометры и нормирующие преобразователи, которые измеряют термо. ЭДС, преобразовывают сигнал для обработки и передачи в АСУ ТП Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 23
Контактные приборы. Термопреобразователи сопротивления Измерение температуры термопреобразователями сопротивления основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Если известна зависимость между электрическим сопротивлением проводника и его температурой, то, измерив Rt, можно определить значение температуры среды, в которую он погружен. Пример Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 24
Контактные приборы. Термопреобразователи сопротивления Конструкция термопреобразователя сопротивления: 1 — чувствительный элемент, 2 — провода, 3 — корпус, 4 — штуцер крепления корпуса, 5 — клеммы, 6 — штуцер для вывода проводов. Чувствительный элемент термопреобразователя состоит из проволоки, намотанной на каркас. 1 - спираль; 2 – выводы; 3 – термоэлемент; 4 порошок, для улучшения теплопередачи (окись алюминия) Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 25
Контактные приборы. Термопреобразователи сопротивления В зависимости от материала проволоки различаются термопреобразователи сопротивления медные (ТСМ) и платиновые (ТСП) и др. Платина является наилучшим материалом для термопреобразователей сопротивления, так как легко получается в чистом виде, обладает хорошей воспроизводимостью результатов, химически инертна к окислительной среде при высоких температурах, имеет достаточно большой температурный коэффициент сопротивления, и высокое удельное сопротивление. Платиновые преобразователи сопротивления используются для измерения температуры от - 260 до + 1100 °С. Недостатком платины является нелинейность функции Rt=f(t) и кроме того, платина — очень дорогой металл. Медь — дешевый металл, легко получаемый в чистом виде. Диапазон применения от — 50 до +200 °С. При более высоких температурах медь активно окисляется и потому не используется. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 26
Контактные приборы. Термопреобразователи сопротивления Применение ТС применяются для контроля температуры воздуха, неагрессивных газов и жидкостей, массивных изделий с установкой в "гнездо", например электродвигателей, подшипников, радиаторов силовых полупроводниковых приборов и т. д. Погрешность Допустимые отклонения от ± 0, 15 °С до ± 3°С Тип термопреобразователя НСХ 50 П; 100 П; Модификация термосопротивления Pt 100 ДТС 50 М; 100 М Класс допуска Диапазон измерений (в зависимости от конструктива) Допустимые отклонения А – 50. . . 250 (500) °С ±(0, 15 °С + 0, 002 T) B – 50. . . 250 (500) °С ±(0, 30 °С + 0, 005 T) C – 50. . . 250 (500) °С ±(0, 60 °С + 0, 008 T) B – 50. . . 150 (180) °С ±(0, 25 °С + 0, 0035 T) C – 50. . . 150 (180) °С ±(0, 50 °С + 0, 0065 T) Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 27
Бесконтактные приборы Пирометры По температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает. Тепловые лучи испускаются всеми нагретыми физическими телами, которые при температурах более 500°С начинают испускать излучение, видимое человеческим глазом. Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрами. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000°С и выше. Преимущества пирометров (по сравнению с приборами, измеряющими температуру контактными методами): 1) имеют принципиально неограниченный верхний температурный предел измерения: 2) обеспечивают возможность измерения температур излучателей, находящихся на большом расстоянии от пирометра: 3) не искажают температурное поле объекта измерения: могут применяться для измерения температур газовых потоков при больших скоростях Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 28
Бесконтактные приборы Пирометры На основании законов излучения разработаны пирометры следующих типов: 1. Пирометр частичного излучения (ПЧИ) - измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участке спектра (яркостная температура): 2. Пирометр спектрального отношения (ПСО) - измеряется отношение энергии фиксированных участков спектра (цветовая температура); 3. Пирометр суммарного излучения (ПСИ) - измеряется полная энергия излучения (радиационная температура). Принципиальная схема пирометра Отсчетное устройство Излучение от нагретого объекта Милливольтметр Чувствительный элемент Линза Методы и средства измерения температуры Преобразователь из в - ºС Череповецкий государственный университет 29
Бесконтактные приборы Пирометры Применение - металлургия - энергетика - машиностроение - цементная промышленность - стекольная промышленность - коксохимическая промышленность - легкая промышленность. Предел допускаемой абсолютной погрешности, °С Методы и средства измерения температуры ± 1%+ Череповецкий государственный университет 30
Бесконтактные приборы Тепловизоры Тепловидение - это направление в технических измерениях, изучающее физические основы, методы и приборы, обеспечивающие возможность наблюдения слабонагретых объектов. Приборы, работающие в этом направлении называются тепловизорами (термографами). Тепловизоры относятся к оптикоэлектронным приборам пассивного типа, работающие в инфракрасном диапазоне спектра излучения. Принцип действия тепловизора - инфракрасное (тепловое) излучение от исследуемого объекта через оптическую систему передается на приемник, представляющий собой неохлаждаемую или охлаждаемую (до -200 С) матрицу термо-детекторов. Далее полученный видеосигнал, посредством электронного блока измерения, регистрации и математической обработки оцифровывается и отображается на экране компьютера или дисплее тепловизора. Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 31
Бесконтактные приборы Тепловизоры Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 32
Бесконтактные приборы Тепловизоры Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 33
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВИЗОРА Диапазон измерения температуры от -50°С до 2000°С Погрешность измерения температуры ± 2 °С или ± 2% от измеряемой величины Области применения тепловизоров 1. В строительстве и теплоэнергетике для поиска источников теплопотерь 2. В металлургии для контроля температурных режимов работы оборудования (домна, конвертер, УНРС, ковши, и др) 3. В авиакосмической и военной технике для обнаружение неисправностей, дефектов тепло- и электрооборудования. Тепловая разведка (обнаружение живой силы и техники противника, слежка) и др. обл. , где требуется оперативный контроль температуры Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 34
Пояснения Все тела, даже глыба льда, излучают энергию, но слабо нагретые тела излучают мало энергии в единицу времени. Кроме того, их излучение (его называют инфракрасным) не вопринимает человеческий глаз, поэтому слабо нагретые тела мы не видим в темноте. Но за счет энергии инфракрасного излучения могут происходить химические реакции, благодаря чему возможно фотографирование в темноте. Если снимок сделать с самолета или с искусственного спутника Земли, можно получить важные сведения о степени нагретости больших участков поверхности Земли. Например, на снимке в инфракрасных лучах светлым тоном выделяются участки с более теплой водой, сбрасываемой в водоем заводом. Границу ее распространения нельзя заметить на обычной фотографии того же водоема. Но эту границу необходимо знать, так как излишнее повышение температуры воды вредно для ее обитателей. А охрана богатств природы (и водоемов тоже) - обязанность всех граждан нашей страны. Это записано в Конституции РФ. Давно удалось создать чувствительную и надежную аппаратуру для немедленного видения слабо нагретых предметов - тепловизоры. Конструкции их разнообразны, но главная часть приемника тепловизора - экран, покрытый тонким слоем фотосопротивления - веществом, у которого сопротивление прохождению электрического тока изменяется при поглощении падающей на него лучистой энергии. В электрической цепи тепловизора возникают электрические сигналы, зависящие от падающего на него инфракрасного излучения. Сигналы подаются на пульт управления, а затем на прибор, похожий на телевизор. На его экране и видно, например, что различные участки головы человека нагреты неодинаково: более светлые части изображения соответствуют более нагретым участкам. Но бывают тепловизоры , на экране которых получают цветное изображение с условным подбором цветов; например, белая и желтая окраска соответствует теплым участкам, зеленая и синяя - самым холодным. Изображение на экране тепловизора можно сфотографировать. Так получают тепловые фотографии. Тепловизоры способны различать малые участки объекта, отличающиеся по температуре на тысячные доли градуса. Температурный интервал работы тепловизоров - от -30 до +2000 град. С Методы и средства измерения температуры Череповецкий государственный университет 35
Скачать презентацию Методы и средства измерения температуры Общие сведения
МиСИИиК - измерение температуры.ppt