метре МН2 очень часто отпадает, т. к. поток жидкости или газа выбрасывается в атмосферу. Данный прибор обычно стационарно устанавливается в гидросистему и поэтому редко используется.
МН1 МН2
Q
s
СибАДИРис. 3.26. Дроссельный анемометр
3.5. Средства измерения температур
Существует два основных метода замера температур: контактный и бесконтактный.
Для бесконтактного метода в основном применяются так называемые пирометры. Это устройства так же, как и тепловизор, определяют на расстоян тепло, выделяемое объектом. Но, в отличие от тепловизора, замеряют температуру в определенной точке, а не на всей исследуемой поверхности. Существует несколько видов пирометров:
инфракрасный;лазерный;оптический.
Замер температуры может производиться по оценке силы цвета пламени нагретой нихромовой нити. В основном используется для оценки температуры горения различных топлив.
Наиболее широкое распространение получил контактный метод. Здесь применяются различные средства измерения, в частности термометры расширения (жидкостные, биметаллические, монометрические). Ртутные термометры благодаря свойству ртути проводить электрический ток можно использовать как индикаторы для включения и выключения электрических цепей (рис. 3.27).
58
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Рис. 3.27. Термометр расширения: |
|
||||
1 – баллон с жидкостью; 2 – манометр (другой показывающий прибор); |
||||||
|
3 – трубопровод повышенной жёсткости |
|
||||
Биметаллические термометры |
применяются для измерения |
|||||
температуры среды любого вида (рис. 3.28). |
|
|||||
|
|
|
|
|
И |
|
|
Рис. 3.28. Биметаллический термометр |
|
||||
|
|
|
|
Д |
|
|
Формула применяется для расчета длины материала в зависимо- |
||||||
сти от его температуры: |
|
А |
|
|
||
|
|
б |
|
), |
|
|
|
и= |
(1 + |
|
|
||
где – длина материала после нагрева; |
– первоначальная длина ма- |
|||||
териала; |
– коэффициент линейного расширения; |
– изменение |
||||
температуры. |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
Значения коэффициента линейного расширения α для металлов: |
||||||
– алюминий…25 10−6 на °С; |
|
|
|
|||
– медь……….16,6 10−6 на °С; |
|
|
|
|||
– железо…….12 10−6 на °С; |
|
|
|
|||
– олово……...20 10−6 на °С; |
|
|
|
|||
– титан………8,5 10−6 на °С. |
|
|
|
|||
Например, если одинаково нагреть медную и железную пласти- |
||||||
ны, то медная пластина станет длиннее, чем железная (рис.3.29). |
||||||
59
Медь
Расширение |
Железо |
|
Рис. 3.29. Изменение длины медной и железной пластинок
Если соединенные в одну пластину (бипластина) металлы нагреть или охладить, то бипластина изогнется (рис. 3.30), при этом замкнет (разомкнет) электрические контакты или переведет стрелку индикатора.
Диапазон работы биметаллических датчиков от –40 до +550 0C. Принцип действия: основан на том, что две металлические пластины, имеющие разный коэффициент линейного расширения, со-
единены механическим способом и при изменении температуры уп- |
|||||
|
|
|
И |
||
руго деформируются. Имея тарированную шкалу по степени их де- |
|||||
формации, можно определить температуру. |
|
|
|||
|
|
Д |
|
|
|
|
|
Медь |
|
||
|
|
|
|||
|
|
А |
|
|
|
|
Изгиб |
|
Железо |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.30. Изменение длины медной и железной пластинок
Для измерения температурбтакже применяются термоэлектрические приборы, которыеипрео разуют электрический ток в зависимости от температуры, воздействующей на припой. Наибольшее распространениеСполуч ли термопары и терморезисторы.
Термопара представляет собой устройство для измерения температуры, которое состоит из двух разнородных проводников, контактирующих друг с другом в нескольких или одной точке, которые иногда соединяют компенсационные провода (рис. 3.31). В тот момент, когда на одном из таких участков изменяется температура, создается определенное напряжение.
Термопары часто используются для контроля температур разнообразных сред, а также для конвертации температуры в энергию, в частности, в электрический ток.
Принцип действия: основан на том, что в месте сварки двух металлов с различной структурой кристаллической решётки возникает термоЭДС. Величина этой ЭДС фиксируется гальванометром в °С. В некоторых случаях при отсутствии высокочувствительных гальванометров термоЭДС должна усиливаться.
60
2 |
4 |
5 |
1 |
У |
|
|
|
|
3 |
|
И |
|
|
Рис. 3.31. Термометр термопара:
1 – место сварки; 2, 3 – провода с различной кристаллической решёткой; 4 – уси- |
|
литель; 5 |
Д |
– показывающий прибор |
|
Преимущества: высокая надёжность, простота в изготовлении,
Недостатки: малая величинаАЭДС, невозможность использования типов других проводниковб, кроме имеющихся в термопаре, для передачи сигнала от места сварки до усилителя.
малые размеры.
но зависит от температуры, т.е. это параметрические термометры,
где измерение температуры ведётся по параметрам тока, протекающего через сопрот влен е (р с. 3.32).
Терморезисторыи– это резистор, сопротивление которого силь-
СR
R=f(t,0C)
U
Рис. 3.32. Терморезистор
Для измерения температур могут применяться различные полупроводниковые приборы, принцип действия которых основан на том, что многие полупроводниковые материалы увеличивают свою проводимость при повышении температуры.
61