Методы измерения температуры

Температура – скалярная физическая постоянная величина, характеризующая равновесное состояние двух равновесных систем при тепловом контакте и обмене энергией.

Существуют два основных способа измерения температур – контактные и бесконтактные.

Контактные способы основаны на непосредственном контакте измерительного преобразователя температуры с исследумым объектом, в результате чего реализуется состояние теплового равновесия преобразователя и объекта.

Бесконтактный способ основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой через лучеиспускание и воспринимаемой на некотором расстоянии от исследуемого объема. Этот способ менее чувствителен, чем контактный.

Общие сведения о контактном измерении температуры

Так как в природе не существует эталона или образца единицы величины температуры, ее определение производят посредством наблюдения за изменением физических свойств другого, так называемого термометрического (или рабочего) вещества, которое, будучи приведено в соприкосновение с нагретым телом, вступает с ним через некоторое время в тепловое равновесие. Такой метод измерения дает не абсолютное значение температуры нагретой среды, а лишь разность относительно исходной температуры рабочего вещества, условно принятой за нуль.

Для измерений выбираются по возможности те свойства вещества, которые однозначно меняются с изменением температуры, не подвержены влиянию других факторов и сравнительно легко поддаются измерению. Этим требованиям наиболее полно соответствуют такие свойства рабочих веществ, как объемное расширение, изменение давления в замкнутом объеме, изменение электрического сопротивления, возникновение термоэлектродвижущей силы, положенные в основу устройства приборов для измерения температуры.

При построении температурной шкалы была принята пропорциональная зависимость от температуры других физических свойств рабочего вещества, таких как изменение электрического сопротивления проводника, возбуждение термоэлектродвижущей силы, объема и т. п.

Контактным способам измерения температуры присущи свои недостатки. Температурное поле объекта при введении в него термодатчика искажается. Температура самого преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта. Пределы измерения температуры ограничены свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики, а также и технологическими особенностями (например, быстровращающиеся объекты).

Средства измерения температуры

• зависимости от физических свойств, положенных в основу принципа действия приборов для измерения температуры, приборы можно разделить на следующие группы:

– механические термометры;

– манометрические термометры;

– термометры сопротивления;

– термоэлектрические термометры.

Манометрические термометры работают по принципу изменения давления жидкости, газа или пара с жидкостью в замкнутом объеме при нагревании или охлаждении этих веществ.

Термометры сопротивления используют свойства металлических проводников изменять электрическое сопротивление при нагреве.

Термоэлектрические термометры построены на свойстве разнородных металлов и сплавов образовывать в паре (спае) термоэлектродвижущую силу, зависящую от температуры спая.