2 Класифікація термометрів

Відомі прилади для контролю температури можна розділити на дві великі групи: безконтактні і контактні.

Останні відрізняються тим, що у них чутливий елемент термометра приводиться в безпосереднє зіткнення із вимірюваним середовищем.

У табл. 1 приведені деякі види пристроїв, використовуваних для контролю температури, і межі їх практичного використання.

Таблиця 1 - Межі застосування термометрів для вимірювання температури

Термометрична властивість	прилад	Межі тривалого застосування, ºС
		нижній	верхній
Теплове розширення Зміна тиску Зміна електричного опору Термоелектричний ефект Теплове випромінювання (метод вимірювання - безконтактний)	Рідинні скляні термометри Дилатометричні і біметалічні Манометричні термометри Електричні термометри опору (металеві) Напівпровідникові термометри опору (терморезистори) Стандартні термоелектричні термометри Нестандартні термоелектричні термометри Пірометри спектрального відношення Радіаційні пірометри Пірометри часткового випромінювання: фотоелектричні оптичні	-200 -60 -150 -200 -270 -200 -270 300 30 450 800	750 1000 600 650 300 2500 3000 4000 2500 4000 6000

3 Види термометрів (пристрій і принцип дії):

3.1 Термометри розширення.

Фізична властивість речовин змінювати свої розміри залежно від температури широко використовується для її вимірювання. На цьому принципі заснован пристрій рідинних скляних, біметалічних і дилатометричних термометрів.

Рідинні скляні термометри є показуючими приладами, розташованими по місцю вимірювання. Принцип дії їх заснований на тепловому розширенні р ідини в скляному резервуарі залежно від вимірюваної температури. Як робочі речовини використовуються ртуть і органічні речовини - толуол, етиловий спирт, гас і так далі

Скляний рідинний термометр (мал. 1) складається з резервуару 4 з робочою рідиною і припаяного, закритого з протилежного кінця скляного капіляра 5. Уподовж капіляра розташована шкала 3, на якій нанесені цифрові відмітки температури в градусах Цельсія. За верхньою відміткою шкали є додатковийий об'єм капіляра 1, заповнений інертним газом під тиском. Цей об'єм запобігає пошкодженню приладу під час перегріву. Всі вказані деталі термометру поміщені в скляну захисну оболонку 2.

Малюнок 1 - Рідинні скляні термометри

Температуру вимірюваного середовища, в яке поміщається резервуар і частина капіляра скляного термометра, визначають по зміні об'єму термометричній рідині, який відраховується по положенню рівня рідини в капілярі. З рідинних термометрів найбільш поширені ртутні, такі, що мають ряд достоїнств: ртуть не змочує скло (стінки капіляра), в широкому діапазоні температур залишається рідкою і має стабільний коефіцієнт розширення. Це приводить до того, що ртутні термометри володіють майже рівномірною шкалою і забезпечують високу точність вимірювання температури. Нижня межа вимірювання (-35 °С) визначається температурою твердіння ртуті, а верхній (650 °С) - температурою почала розм'якшення скла. Недоліком ртутних термометрів є порівняно невеликий коефіцієнт розширення (див. табл. 4).

Скляні термометри з органічними рідинами застосовують при нижчих температурах від -200 до +200 °С. Недоліками таких рідин є змочуваність скла і непостійність коефіцієнта розширення.

На тепловому розширенні тіл заснований принцип дії дилатометричних термометрів, які складаються з двох матеріалів з різними коефіцієнтами температурного розширення β. Під впливом температури матеріал з високим коефіцієнтом β подовжується більше, що приводить до переміщення стрілки приладу. По конструкції дилатометричні термометри розділяють на стрижньові і пластинчасті (біметалічні).

На мал. 2 представлена схема біметалічного термометра, в якому як термочутливий елемент використовується двошарова пластинка, що складається з металів з істотно різними коефіцієнтами лінійного розширення: латунь 1 і інвару 2. При збільшенні температури вільний кінець пластини згинатиметься у бік металу з меншим коефіцієнтом, і по величині цього переміщення судять про температуру.

Даний тип пристроїв часто використовується як термореле в системах сигналізації і автоматичного регулювання, а також як температурні компенсатори у вимірювальних пристроях, наприклад в радіаційних пірометрах, манометричних термометрах і тому подібне.

ЧЕ біметалічних термометрів можуть бути біметалічні пластини, спіралі або диски.

Р

Малюнок 2 - Біметалічний термометр:

1 - латунь; 2 - інвар

озглянемо принцип дії контактного біметалічного термометра з схеми, приведеної на мал. 4. По мірі збільшення температури біметалічна пластина термометра, яка може бути виготовлена з міді і інвару або із сталі і інвару, згинається. При певній температурі відбувається розмикання контакту. Сигнальна лампа гасне, сигналізуючи про досягнення заданої температури.

Дилатометричний чутливий елемент складається з трубки, верхній кінець якої закріплений нерухомо, і розташованого в ній стрижня, притиснутого пружиною до дна трубки (мал. 3).

М атеріалом трубки зазвичай служить латунь, матеріалом стрижня - сплав інвар з малим коефіцієнтом теплового розширення. При нагріванні довжина трубки щодо стрижня змінюється залежно від температури.

Дилатометричні і біметалічні термометри зазвичай використовують у вигляді температурних реле, їх застосовують для сигналізації граничних температур, а також в схемах автоматичних регуляторів температури (наприклад, розчинів в травильних ваннах і технологічного мастила).

Їх достоїнства - зручність дистанційної передачі свідчень, можливість реєстрації свідчень; недоліком є невисока точність.

Малюнок 3 - Схема пристрою біметалічного контактного термометра:

1-біметаллічна пластина; 2-контакт; 3-сигнальна лампа; 4 - джерело живлення