Лекция №7 Средства измерения температуры

• Термопара

• Термометр сопротивления

• Пирометр

Понятие о температуре и о температурных шкалах.

Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения молекул. Отсюда температурой называют условную статистическую величину, прямо пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

«... мерилом температуры является не само движение, а хаотичность этого движения. Хаотичность состояния тела определяет его температурное состояние, и эта идея (которая впервые была разработана Больцманом), что определённое температурное состояние тела вовсе не определяется энергией движения, но хаотичностью этого движения, и является тем новым понятием в описании температурных явлений, которым мы должны пользоваться ...» (П. Л. Капица)

В Международной системе единиц (СИ) термодинамическая температура входит в состав семи основных единиц и выражается в кельвинах. В состав производных величин СИ, имеющих специальное название, входит температура Цельсия, измеряемая в градусах Цельсия. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за исторической привязки к важным характеристикам воды — температуре таяния льда (0° C) и температуре кипения (100° C).

t= Т-Т_о (7.1),

где Т_о =273,15 К;

t- температура в градусах Цельсия;

Т - температура в Кельвинах.

Температуру, выраженную в градусах Цельсия обозначают «°С».

По размеру единицы физической величины градус Цельсия равен Кельвину.

Температуру измеряют с помощью средств измерений, использующих различные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел. К таким средствам измерений относятся:

- термометры расширения;

- термометры манометрические;

- термометры сопротивления с логометрами или мостами;

- термопары с милливольтметрами или потенциометрами;

- пирометры излучения.

Температуру измеряют контактным (с помощью термометров сопротивления, манометрических термометров и термометров термоэлектрических) и бесконтактным (с помощью пирометров) методами.

Следует помнить:

- наиболее высокая точность измерений температуры достигается при контактных методах измерений;

- бесконтактный метод служит для измерений высоких температур, где невозможно измерять контактными методами и не требуется высокой точности.

Измерительная система температур представляет собой совокупность термометрического преобразователя (датчика) и вторичного измерительного прибора.

Термометрический преобразователь - измерительный преобразователь температуры, предназначенный для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи дальнейшего преобразования, обработки или (и) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдением.

К термометрическим преобразователям относят:

- термометры сопротивления;

- термоэлектрические термометры (термопары);

- телескоп радиационного пирометра.

Таблица 1

Термометрическое свойство	Наименование устройства	Пределы длительного применения, 0С
		Нижний	Верхний
Тепловое расширение	Жидкостные стеклянные термометры	-190	600
Изменение давления	Манометрические термометры	-160	60
Изменение электрического сопротивления	Электрические термометры сопротивления	-200	500
	Полупроводниковые термометры сопротивления	-90	180
Термоэлектрические эффекты	Термоэлектрические термометры (термопары) стандартизованные	-50	1600
	Термоэлектрические термометры (термопары) специальные	1300	2500
Тепловое излучение	Оптические пирометры	700	6000
	Радиационные пирометры	20	3000
	Фотоэлектрические пирометры	600	4000
	Цветовые пирометры	1400	2800

Вторичный измерительный прибор - средство измерений, преобразующее выходной сигнал термометрического преобразователя в численную величину.

В качестве вторичных измерительных приборов используют логометры, мосты, милливольтметры, автоматические потенциометры.