4.2.1. Классификация приборов контроля температуры

В зависимости от принципа действия промышленные приборы для измерения температуры делятся на следующие группы: приборы, предназначенные для измерения температуры контактным способом, называются – термометры, а бесконтактным – пирометры (инфракрасные термометры).

Термометры подразделяют на [3]:

• термометры расширения, основанные на изменении объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении измеряемой температуры;

• манометрические термометры, основанные на изменении давления вещества в постоянном объеме при изменении измеряемой темпе­ратуры;

• термоэлектрические термометры, основанные на изменении термоэлектродвижущей силы термопары от измеряемой температуры;

• термометры сопротивления, основанные на изменении элек­трического сопротивления их чувствительных элементов (проводников и полупроводников) при изменении их температуры в измеряемой среде.

Пирометры подразделяют на:

• оптические, основанные на измерении интенсивности моно­хроматического излучения нагретого тела;

• цветовые (пирометры спектрального отношения), основанные на измерении распределения энергии в спектре теплового излучения тела;

• радиационные, основанные на измерении мощности излу­чения нагретого тела.

4.2.1.1. Термометры расширения

Термометры расширения подразделяются на жидкостные, дилатометрические и биметаллические. Термометры жидкостные подразделяются на образцовые (лабораторные, специального назначения), технические, метереологические, бытовые, термометры для сельского хозяйства.

Жидкостные термометры

Измерение температуры жидкостными стеклянными термо­метрами основано на различии коэффициентов объемного расши­рения жидкости и материала оболочки термометра. Приведем таблицу возможных термометрических жидкостей.

Таблица 4.5. Таблица возможных термометрических жидкостей

Жидкость	Пределы применения, 0C
Ртуть	-35 ÷ +750
Толуол	-90 ÷ +200
Этиловый эфир	-80 ÷ +70
Керосин	-60 ÷ +300
Петролейный эфир	-120 ÷ +25
Пентан	-200 ÷ +20

Наиболее распространены ртутные стеклянные термометры. Ртуть не смачивает стекло, почти не окисляется, легко получается в химически чистом виде и имеет значительный интервал между точкой плавления (-38,86° С) и точкой кипения (+356,6°С). Недо­статок ртути – сравнительно небольшой температурный коэф­фициент расширения. Разновидностью ртутных термометров являются контактные термометры, используемые в основном для поддержания заданного температурного режима.

Ртутные стеклянные термометры благодаря простоте устрой­ства и монтажа, дешевизне и относительно высокой точности пока­заний довольно широко применяются в лабораторной и произ­водственной практике. Основные недостатки жидкостных сте­клянных термометров - невозможность регистрации и передачи показаний на расстояние, значительная тепловая инерция. У ртутных стеклянных термометров с пределом измерения более +200⁰С пространство над ртутным столбиком в капилляре заполняется под давлением сухим газом (азотом), чтобы исключить парообразование ртути (при измеряемой t=500⁰C, P=2МПа). Термометры с органическими жидкостями из-за ряда недостат­ков применяют для измерения более низких температур. Кроме того, органические жидкости смачивают стекло, что снижает точность отсчета показаний. Из всех подобных термометров наибольшее распространение получили спирто­вые термометры.

Если термометр градуирован при полном погружении в измеряемую среду, а по условиям эксплуатации погружен не полностью, то его резервуар и жидкостный столбик будут находиться при разных температурах, что внесет погрешность в результат измерения температуры. Поправка на выступающий столбик вычисляется по формуле:

где: n – число градусов на выступающем столбике;

– коэффициент расширения жидкости в стекле (для ртути 0,00016; для спирта 0,001); t₂ – температура, показываемая термометром; t₁ – средняя температура выступающего столбика, измеряемая вспомогательным термометром, резервуар которого прикреплен к середине выступающего столбика основного термометра.

Если температура выступающего столбика ниже измеряемой, то поправка ∆t имеет знак «+», а если выше, то «–». Ошибки, вызванные выступающим столбиком, могут достигать значительной величины и пренебрегать ими не следует.

Рис. 4.30. Стеклянные жидкостные термометры: а — обыкновенный с вложенной шкалой; б — электроконтактный с подвижным контактом для установки задания

Рис. 4.31. Термометр жидкостной

Рис. 4.32. Электроконтактный термометр