1.2.4. Термометры сопротивления.

Действие термометров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления металлических проводников в зависимости от температуры. Металл, как известно, увеличивает при нагревании свое сопротивление. Следовательно, зная зависимость сопротивления проводников от температуры и измеряя это сопротивление измерительным прибором, можно судить о температуре проводника.

Чувствительный элемент термометра сопротивления (рис. 1.6а) представляет собой платиновую спираль 1 из тонкой проволоки, помещенную в многоканальную фарфоровую трубку 2 с капиллярными отверстиями. С торцов трубка плотно закрыта пробками 3 и 4 . Каналы трубки со спиралями дополнительно заполнены керамическим порошком 5 , который одновременно изолирует и поддерживает спираль. К концам спирали припаяны выводные провода 6.

Чувствительный элемент вставлен в защитный чехол 7 (рис 1.6б), изготовленный из стали. Выводные провода изолированы фарфоровыми бусами 8 и 9. Свободное пространство защитного чехла заполнено окисью алюминия 10. С помощью стальной втулки 11 защитный чехол присоединен к водозащитной бакелитовой головке 12. В головке выводные провода припаяны к двум винтовым зажимам для подключения внешних проводов и уплотнены герметиком 13. Термометр имеет штуцер для крепления 14.

Термометр сопротивления является первичным измерительным преобразователем, питаемым от постороннего источника тока.

В качестве вторичных приборов, работающих с термометрами сопротивления, применяются уравновешенные измерительные мосты и магнитоэлектрические логометры.

Наилучшим материалом для термометров сопротивления считается платина, которая обладает большой химической инертностью и может легко быть получена в чистом виде.

Медь также обладает рядом свойств, позволяющих использовать ее для изготовления технических термометров сопротивления. К достоинствам меди относятся ее дешевизна, легкость получения в чистом виде и сравнительно высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. Недостатками меди является небольшое удельное сопротивление и легкая окисляемость при высоких температурах, вследствие чего конечный предел применения медных термометров сопротивления ограничен температурой 180С.

1.2.5. Пирометры.

Действие пирометров основано на зависимости теплового излучения нагретых тел от их температуры и физико-химических свойств. В отличие от термометров первичный преобразователь пирометра не подвергается влиянию высокой температуры и не искажает температурного поля, так как находится вне измеряемой среды.

С повышением температуры нагретого тела интенсивность его теплового излучения в виде электромагнитных волн различной длины быстро возрастает. При нагреве до 500 С тело излучает невидимые инфракрасные лучи, однако дальнейшее увеличение температуры вызывает появление видимых лучей, благодаря чему тело начинает светиться. В начале раскаленное тело имеет темно-красный цвет, который по мере увеличения температуры постепенно переходит в красный, оранжевый, желтый и наконец в белый цвет, состоящий из комплекса лучей различной длины волны.

Одновременно с увеличением температуры нагретого тела и изменением его цвета сильно возрастает интенсивность частичного излучения (яркость) для данной эффективной длины волны, а также заметно увеличивается интенсивность суммарного излучения (радиация) телом энергии, что позволяет использовать эти свойства для измерения температуры нагретых тел.

Различные тела, будучи нагреты до одной и той же температуры, имеют неодинаковые частичную или суммарную интенсивности излучения и обладают различными коэффициентами поглощения, представляющими собой отношение энергии поглощенной телом, к энергии падающей на тело.

Рис.1. 5. Термоэлектрический термометр типа ТПП.

Рис. 1.6. Платиновый термометр сопротивления типа ТСП

а)-чувствительный элемент ; б)-защитная арматура.

В зависимости от вида излучения, которое они измеряют, пирометры бывают частичного и суммарного излучения.

К пирометрам частичного излучения относятся оптические (визуальные) пирометры, которыми производится сравнение яркости излучения определенной длины волны нагретого тела (излучателя), температуру которого измеряют, и накала нити встроенной в прибор пирометрической лампы. При измерении яркостной температуры дугообразную нить лампы через оптическое приспособление наводят на поверхность излучателя. Уравнивания яркостей обоих источников добиваются путем изменения реостатом силы тока, питающего пирометрическую лампу. Если яркость нити будет меньше, чем яркость излучателя (рис 1.7), то на светлом фоне нить будет казаться черной (состояние 1), если же излучатель имеет меньшую яркость, нить будет проектироваться светлой линией на более темном фоне (состояние 2). При совпадении яркостей нити и излучателя, то есть при достижении состояния равновесия, изображение средней изогнутой части нити, имеющей более высокую температуру, чем ее концы, сольется со светлым фоном излучателя и исчезнет из поля зрения наблюдателя (состояние 3). В этот момент и производится отсчет яркостной температуры по шкале амперметра, включенного в цепь пирометрической лампы и проградуированного в градусах С.

Рис.1.7. Яркость нити накаливания оптического пирометра.

Пирометры суммарного излучения измеряют температуры по тепловому излучению нагретых тел. Улавливаемые пирометром тепловые лучи концентрируются при помощи собирательной линзы на термочувствительном элементе, состоящем из небольшой термобатареи. Лучистый поток направляется линзой на рабочие концы термобатареи, по степени нагрева которых судят о температуре излучателя. Вторичным прибором пирометра служит милливольтметр или автоматический потенциометр.