2.2. Манометрические термометры

давления газа, пара или жидкости в замкнутом объёме при изменении

С

температуры измеряемой среды (видео 3).

Манометрический термометр (рис. 5)

8

3

состо т

з гермет

чески закрытой систе-

мы, заполненной газом или паром, термо-

единяющей

баллона 1, который помещается в изме-

ряемой среде кап ллярной трубки 2, со-

термо аллон с манометриче-

ской пруж ной 3. Манометрическая пру-

жина при помощи тяг и передаточного ме-

ханизма 5–6 связана со стрелкой 7 прибо-

5

ра, и малейшее

зменение давления в сис-

7

6

А

теме в результате изменения температуры,

изменяетбположение стрелки указателя на

4

шкале 8.

2

Газовые

манометрические

термо-

Д

метры имеют линейную шкалу, что значи-

тельно

повышает

точность определения

температуры в точках, находящихся между

реперными.

Учет различных поправок (например,

теплового расширения стеклянных деталей

1

термометра, адсорбции газа

и т. д.)

И

позволяет достичь

точности

измерения

температуры газовым термометром посто-

янного объема до 0,001 К.

И

Рис. 5. Конструкция

Газовые термометры имеют то пре-

манометрического

имущество, что определяемая с их помо-

термометра:

щью температура при малых плотностях

1 – термобаллон;

газа не зависит от его природы,

а шкала

2 – капилляр; 3 – трубчатая

пружина; 4 – держатель;

такого

термометра

линейная

и

хорошо

5 – поводок;

совпадает с абсолютной шкалой темпера-

6 – сектор (5–6 – переда-

тур, определяемой с помощью идеально

точный механизм),

газового термометра.

7 – стрелка, 8 – шкала

С

Рис

. 6. Зависимость давления газа

от температуры при V = const

ный проход

через зоны с различной температурой, температура

этой зоны

влиять на точность показания прибора, поэтому для

будет

уменьшения погрешностей термобаллон должен иметь значительные

размеры;

б) атмосферное давление. ля уменьшения влияния наружного

давления (барометрического) на точность показания начальное дав-

А

ление в системе должно быть Р ≥ 106

Па;

в) жесткость стенок системы и самой капиллярной трубки.

Диапазон измерения температуры манометрическими термомет-

рами от – 200 до + 800 °С.

Д

2.3. Термометры сопротивления

Действие термометров сопротивления основано на свойстве тел

И

изменять электрическое сопротивление при изменении температуры

(видео 4).

Измерительная схема данного термометра включает в себя три

элемента (илл. 3), (илл.4).

И

1. Датчик представляет собой электрический элемент, активное

2.

Прибор для измерения сопротивления датчика.

3.

Источник тока.

В металлическом термометре сопротивления измерение темпе-

ратуры

основано на

явлении повышения электрического со-

14

лов при температуре, близкой к комнатной, эта зависимость близка к

линейной, а для чистых металлов относительное изменение их сопро-

тивления при повышении температуры на 1 К (температурный коэф-

фициент сопротивления) составляет примерно 4∙10-3 К-1 (табл. 1).

С

Термометрическим признаком является электрическое сопро-

тивление металлической проволоки. Чаще всего используют коррози-

онно-стойкую платиновую, а также медную проволоки или их раз-

личные сплавы. При низких температурах в металлических термомет-

ровки

рах зав

с мость электрического сопротивления от температуры ста-

новится существенно нелинейной и термометр требует тщательной

граду

.

б

Таблица 1

Зав с мость сопротивления некоторых металлов от температуры

Материал проводника

Температурный коэффициент электри-

ческого сопротивления α 10-3, К-1

Вольфрам

5

Железо

6

Медь

4,3

Д

Никель

6,5

А

Платина

3,9

Констатан

0,05

Нихром

0,1

И

зуется явлен е термоэффекта, т.е. появление электрического тока при

нагреван спая двух разнородных проводников (видео 5).

и

Это про сход т вследствие разности работы выхода электронов (но-

сителей электр ческих зарядов) с поверхности различных металлов.

Если один спай контура, о разованного из различных металлов, по-

местить бв измеряемую среду, а второй конец провода оставлять при

известной постоянной температуре, то в случае наличия разницы

температур спая и концов проводников по контуру пойдет электриче-

ский ток (рис.8).

А

2

1

1

T2

4

T2

T2Д

3

И

3

4

2

а

б

4

T1

T1

Рис. 8. Термопара: 1 – измерительный приборИ;

2 – соединительные провода; 3, 4 – термоэлектроды;

T1, Т2 – температура «горячего» и «холодного»

контактов (спаев) термопары

Термопары являются первичными преобразователями темпера-

туры в э.д.с. – сигнал, удобный для дистанционной передачи. Поэто-

му в измерительную цепь за термопарой может быть сразу включен

С

измерительный прибор.

Чувствительность термопар составляет 1–100 мкВ/К, а диапазон

измеряемых температур – от 77 К (температуры жидкого азота) до

1800 К. Для высок х температур применяют термопары из тугоплав-

при

ких благородных металлов (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики стандартных термопар

ТЭДС, мкВ/К

Верхний предел при режиме

Термопара её т п

t = 100 ºC,

длительном

кратковременном

t = 0ºC

Плат на-

А

плативородий

0,64

1300

1600

(ТПП)

б

Хромель-алюмель

4,10

900

1250

(ТХА)

Хромель-копель

Д

(ТХК)

6,9

600

800

Железо-константан

5,75

600

800

(ТЖК)

Медь-константан

4,75

350

500

(ТМК)