Измерение температуры в технике  

Одной из основных величин определяющих состояние жидкости, газа или твёрдого вещества является температура. Она является параметром теплового состояния вещества и определяется кинетической энергией движения его молекул. От изменения величины этой энергии меняется величина нагрева тела и его физические свойства.

Единицей температуры являются градусы по шкале Кельвина или Цельсия, причём температура по шкале Цельсия связана с температурой по Кельвину соотношением:

t (0 C ) = T ( 0 K ) –T0 где T0=273,15 0 К ( температура абсолютного нуля). В науке и в технике применяются обе эти шкалы.

Измерение температуры может осуществляться контактным и бесконтактным методом. При измерении контактным методом используются термометры расширения - жидкостные и стержневые, манометрические, терморезистивные, термоэлектрические, дилатометрические и биметаллические. При бесконтактном методе используются радиационные и фотоэлектрические пирометры.

Термометры расширения действуют по принципу изменения объёма или линейного размера от действия температуры окружающей среды. Они подразделяются на три группы: жидкостные, стержневые или дилатометрические и биметаллические. Жидкостные - работают по принципу теплового расширения жидкости в стеклянной трубке. Рабочим веществом является ртуть или органические жидкости – этиловый спирт, толуол и т.п. Ртутные термометры применяются в диапазоне от –30 до +650 0С и в том числе для бытовых и медицинских целей. Нертутные термометры применяются при низких температурах в диапазоне от –190 до +100 0С. Дилатометрические термометры основаны на изменении длины твёрдого стержня от изменения температуры. Они применяются в реле сигнализации в диапазоне температур от +25 до +200 0С. Биметаллические термометры основаны на изменении прогиба пластины из разнородных металлов от изменения температуры. Они также применяются в реле сигнализации в диапазоне температур от 0 до +45 0С. Манометрические термометры предназначены для измерения температуры газов, паров и жидкостей - дистанционно. Они работают по принципу изменения ими объёма и давления, при изменении температуры. Термобаллон , проушина и капилляр – основные части этого прибора. Заполнители в газовых манотермометрах - азот , аргон , гелий , в жидкостных манотермометрах – органические жидкости. Применяются при температурах от -50 до +300 0С.

Термопреобразователи сопротивления предназначены для измерения температуры при эффекте изменения электрического сопротивления проводников и полупроводников от изменения температуры среды . Изменяющееся электрическое сопротивление измеряется электроизмерительными приборами типа логометров или неуравновешенных мостов. Металлические термопреобразователи сопротивления бывают платиновые и медные. Полупроводниковые термопреобразователи сопротивления - нелинейные резисторы, которые при нагревании уменьшают своё электроспротивление. Они используются в диапазоне от -60 до +180 0С. Термоэлектрические преобразователи ( термопары) действуют на основе свойства металлов и сплавов вырабатывать термоЭДС в зависимости от изменения температуры соединения концов двух разнородных проводников. Измеряется термоЭДС на конце спая с помощью электроизмерительных приборов, которые градуируются в градусах Цельсия. Диапазон температур при длительном применении от 0 до 1600 0С . Применяются в печах и других термоагрегатах.

Радиационные приборы измерения температуры ( пирометры излучения). Применяются в средах и в диапазонах температур, где невозможно долговременное использование контактных преобразователей и для обеспечения быстродействия измерений. Пирометры действуют по принципу измерения температуры тела по величине его излучения. Диапазон измеряемых температур от +30 до +2500 0С. Они бывают стационарными и ручными. Основные узлы: оптическая система, фокусирующая на термоэлектрический приёмник излучение нагретого тела и схемы усиления и преобразования сигнала для его выведения на шкалу.

Точность показаний всех этих приборов бывает различной и выбирается в зависимости от параметров технологических процессов.