3.2.Измерение температуры 229

Для измерения температуры выше -35 "С применяют

ртутные термометры,а ниже этой температуры -спиртовые

или толуоловые.Измерение температуры выше 25 °С спир ­

товыми и толуоловыми термометрами не рекомендуется,так

как при более высокой температуре эти жидкости частично

испаряются,что ведет к занижению показаний термометра.

Деформационные термометры. метеорологии â ос ­

новном применяются биметаллические деформационные

термометры,чувствительным элементом которых является

пластинка из двух металлов с различными коэффициентами

теплового расширения.Обычно это инвар и сталь.Инвар

имеет меньший коэффициент расширения.При повышении

температуры пластинка прогнется таким образом,что ин ­

вар окажется с вогнутой стороны,а при понижении темпе ­

ратуры пластинка прогнется в обратную сторону.

Если один конец биметаллической пластинки закрепить

неподвижно,то при изменении температуры ее свободный

конец будет перемещаться пропорционально изменению

температуры.Поэтому биметаллические термометры име ­

ют равномерную шкалу.

Биметаллические чувствительные элементы использу ­

ются в термографах,радиозондах и некоторых других при ­

борах.

Электрические термометры.В эту группу включены

термометры сопротивления,термоэлектрические и термо ­

транзисторные.

Термометры сопротивления.Принцип действия этого

термометра основан на свойстве материалов менять элек ­

трическое сопротивление (проводимость)с изменением тем ­

пературы.В качестве первичных преобразователей исполь ­

зуют металлические проволочные и полупроводниковые

терморезисторы.Для металлических терморезисторов темпе ­

ратурная зависимость может быть выражена формулой:

R ^Rvil +at),

где J?t -сопротивление проводника при температуре t °C;

RQ -сопротивление при 0 °С;а -температурный коэффи ­

циент сопротивления металла.

Датчик термометра сопротивления представляет собой

тонкую проволоку из чистого металла (медь,платина,ни-.230 Глава 3.МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

кель),намотанную на каркас и помещенную в герметиче ­

ски защищенный кожух (длина 10-20 см,диаметр около

1см).

Полупроводниковые терморезисторы (термисторы)из ­

готавливают из полупроводниковых материалов,обладаю ­

щих большим температурным коэффициентом.В отличие

от металлов,у термисторов сопротивление с ростом темпе ­

ратуры убывает.Температурный коэффициент у термисто ­

ров в среднем в 10 раз больше,чем у металлов.Поэтому

термометры с полупроводниковыми терморезисторами бо ­

лее чувствительными,чем с металлическими.Однако из-за

нелинейной зависимости сопротивления от температуры

полупроводниковый термометр имеет неравномерную

шкалу.Кроме того,связь между сопротивлением и темпе ­

ратурой не стабильна.В настоящее время эти термометры

применяют для массовых измерений,не требующих высо ­

кой точности (с точностью до 1 °С).

Измерение температуры с помощью термометров со ­

противления сводится к измерению сопротивления,для че ­

го используются уравновешенные или неуравновешенные

мосты.В первом случае градуировка реохорда выполнена в

градусах,во втором -оцифрована в градусах шкала гальва ­

нометра.

В метеорологии термометры сопротивления находят

применение при дистанционных измерениях температуры

воздуха,почвы.Длина кабеля до 120 м и более.

Термоэлектрические термометры.В этих термометрах

используется термоэлектрический эффект,состоящий в

том,что в замкнутой цепи из двух разнородных металлов,

по концам соединенных между собой (места соединений

называются спаями),возникает электродвижущая сила,

пропорциональная разности температур спаев.Сила тока

измеряется чувствительным гальванометром.

В метеорологии термоэлектрические термометры ис ­

пользуются для измерения градиентов температуры,а так ­

же для измерения температуры воздуха,почвы и воды.В

случае измерения температуры «холодный спай » поддер ­

живается при постоянной температуре или его температура

должна измеряться вспомогательным термометром.