7. Пристрої для вимірювання температури

Пристрої, які призначені для вимірювання температури шляхом перетворення її в показання або у сигнал, який є відомою функцією температури, називаються термометрами табл. 1.1

Таблиця.1.1

Практичні межі застосування пристроїв для вимірювання температури

Термометрична	Пристрій	Межі тривалого
властивість		застосування град.С
Теплове розширення	Рідинний скляний термометр	-190	600
Зміна електричного	Електричний термометр,опору
опору	Напівпровідниковий термометр
	опору (термістор, терморезис-	-200	600
	тор.)
Зміна тиску	Манометри чний термометр	.-160	600
Т ермоелектричний ефект (термоЕРС)	Термоелектричний термометр опору (термопара)	-50	2500
Теплове	Оптичний пірометр	700	6000
випромінювання	Радіаційний пірометр .	20	3000

	Фотоелектричний пірометр	600	4000
	Колірний пірометр	1400	2800

Термометри розширення

Дія цих термометрів заснована на різниці коефіцієнтів теплового розширення термометричної речовини та оболонки, в якій вона знаходиться. Рідинний термометр складається з скляного балону, капілярної трубки і шкали, нанесеної на скло, або на спеціальну пластину. Термометрична речовина заповнює балон і частково капілярну трубку. Вільний простір у капілярній трубці заповнюється інертним газом або може бути під вакуумом.. Відлік проводиться за висотою рівня рідини в капелярі. Як термометричні речовини застосовуються хімічно очищені ртуть, спирт тощо.

Переваги рідинних термометрів: простота .конструкції, досить висока точність.

Недоліки:-погана видимість шкали, інерційність, неможливість автоматичного запису показань і передачі їх на відстань.

Термоелектричні термометри (термопари)

Ц

і

і пристрої знаходять широке застосування як у лабораторіях, так і на виробництві.

Рис 1.2. Термоелектричний ланцюг

Термопара (Рис. 1.2,1.3) складається з двох різнорідних провідників (термоелектродів), які утворюють спільний електричний ланцюг. Якщо температури спаїв неоднакові, то виникає термоелектрорушійна сила (термоЕРС), тим більша, чим більша різниця температур. За величиною термоЕРС суцять про температуру спаїв. Результуюча термоЕРС в ланцюгу, складеному з двох різних

провідників, однорідних за довжиною, дорівнює різниці потенціалів:

E_AB(t,t₀)=l_AB(t)-l_AB(t₀)

де Е_AB - результуюча термоЕРС;

l _АВ (t), l _АВ (t₀) - термоЕРС відповідно гарячого і холодного спаїв.

Рис 1.3. Схема вимірювання термоЕРС:

а - схема повного роз’єднання термоелектродів;

б - схема вимірювання термоЕРС з термостатуванням холодного спаю;

1 - термопара; 1а-- диференційна термопара; 2 - компенсаційні проводи; 3 - з’єднувальні проводи; 4 - електричний опір; 5 - мілівольтметр.

Якщо теміїераіуру холодного спаю підтримувати на сталому рівні, то lАВ(t₀) =const = с. Тоді Е_Ав (t,t₀) =

l _АВ(t) = с.

Для вимірювання термоЕРС в ланцюгу вмикається прилад одним з двох способів: роз’єднуються на одному з кінців

термоелекіроди (звичайно холодний спай), або розривається один з термоелектродів (рис. 1.3).

Таким чином, якщо виміряти термоЕЛ³С в ланцюгу, можна робити висновок про різницю температур t - t₍₎ або, якщо одна з температур, наприклад t₀ відома, то можна робити висновок про температуру t.

Залежність термоЕРС від температури відтворюється за допомогою графіка або табл. 1.2.

Для вимірювань температури застосовують.термопари ТХА (хромель-алюмель) і ТХК (хромель-копель), градуйовані дані яких приведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2 Температура стандартних.термопар

Тер- МО-. па- ра		Температура, °С "
		100		200	300	400	500	600	700	800	900	100 0	1100	1200	1300
ТХА	4.1		8.13	12.81	16.4	20.65	24.91	29.15	33.32	37.37	41.3 2	45.16	48.87	52.43
ТХК	6,95		14.66	22.91	31.49	40.16	49.02	57.77	66.42

На практиці термоЕРС термопари вимірюється прямим методом за допомогою мілівольтметра або компенсаційним методом (порівняння) за допомогою потенціометра.

Електричні термометри опору

Вимірювання температури за електричним опором тіл (здебільшого металевих) засноване на залежності їх електричного опору від температури. Чисті метали при нагріванні на 1 °С збільшують свій.опір на 0,4. ..0,6% , а напівпровідники (оксиди металів) зменшують його на 1,6...3,6 % .

В промислових умовах опір термометрів вимірюється неврівноваженими мостами і автоматично зрівноваженими мостами.

Технічні термометри опору виготовляють здебільшого з платинового або мідного дроту. Платиновий термометр (Рис. 1.4) складається з слюдяної пластини 1, яка має зубчасті краї і на яку намотується платиновий дріт 2 діаметром 0,07 мм. Зовні розміщуються слюдяні, пластини-ізолятори 3, скріплені між собою срібною стрічкою. . Термометр підключається до приладу через срібні виводи 4 і вміщується у кожух з тонкостінної трубки та в захисний чохол.

Рис 1.4. Термометр опору

Перевагою термометрів опору є достатньо висока точність вимірювання. При встановленні термометру опору у 'вимірюване середовище, його середина має знаходитись у центрі потоку. Опір з’єднувальних проводів повинен бути не більше 5- Ом.

-1-