1.1.4 Пирометры

Пирометры излучения основаны на использовании теплового излучения нагретых тел. При температуре, отличной от абсолютного нуля, всякая поверхность испускает электромагнитное излучение. Тепловое излучение — это электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне 0, 1... 1000 мкм. Внутри этого диапазона находится область видимого излучения (0,4... 0,8 мкм). Теория теплового излучения базируется на электромагнитной теории Максвелла.

Интенсивность монохроматического и интегрального излуче­ний зависит от физических свойств вещества; поэтому шкалы пирометров градуируются по излучению абсолютно черного тела. Для них характерен высокий класс точности 1, 1,5. Используются для измерения температуры от 300 до 6000 С и выше.

По сравнению с приборами, основанными на других методах измерения температуры, пирометры излучения имеют следующие преимущества

а) измерение основано на бесконтактном способе, следова­тельно, отсутствует искажение температурного поля, вызываемое введением преобразовательного элемента прибора в измеряемую среду;

б) верхний предел измерения температуры теоретически не ограничен;

в) имеется возможность измерения температур пламени и вы­соких температур газовых потоков при больших скоростях, когда встречаются трудности при использовании других методов.

Данный датчика температура не будет рассмотрен, т.к. он измеряет высокие температуры, и имеет высокую точность определения температуры, которая не требуется нашей системе.

Имеется еще ряд приборов для измерения температуры: конденсационные термометры, кристаллизационные термометры, осмотические термометры, твердоэлектролитные термометры, волоконно-оптические термометры, шумовые пирометры, фотоэмиссионные термометры, оптико-акустические термометры, термометры катодолюминесцентного излучения, ультразвуковые термометры, шумовые термометры, ядерные магнитные резонансные термометры,магнитные термометры, емкостные термометры, магнитогидродинамический метод измерения температуры, магнитооптические термометры, ядерно-ориентационные термометры.

Рассматриваться они не будут, т.к. они не подходят к системе.

1.1.5 Термометры расширения

Термометры расширения основаны на различии коэффициентов объемного расширения жидкости или материала оболочки термометра под воздействием температуры.

Рассмотрим термометры расширения, т.к. именно этот класс приборов подходит для нашей системы.

Жидкостные стеклянные термометры

Термометры стеклянные жидкостные применяют для измерения температуры в пределах от -200 до +750 °С. Термометры используют исключительно при контактных измерениях.

Термометры состоят из резервуара с припаянной к нему капилляр­ной трубкой. Капилляр снабжен шкалой с делениями в градусах Цельсия по Международной практической температурной шкале. Термометри­ческая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки.

Действие жидкостных термометров основано на тепловом расши­рении термометрической жидкости, заключенной в резервуаре. При изменении температуры объем жидкости изменяется, вследствие чего мениск жидкостного столбика в капилляре поднимается или опускает­ся на величину, пропорциональную изменению температуры.

Наибольшее распространение получили ртутные термометры, так как ртуть не смачивает стекло, ее сравнительно легко получить в хими­чески чистом виде (она остается жидкой в широком интервале темпера­тур), Недостаток ртути — малый коэффициент объемного расширения, что определяет необходимость изготовления термометров с тонкими ка­пиллярами. Нижний предел измерения ограничивается температурой затвердевания ртути и равен -35 °С, Верхний предел измерения ртутны­ми термометрами определяется допустимыми температурами для стек­ла: 600 °С для образцовых термометров и 500 °С для технических. При замене стекла кварцем верхний предел измерения несколько увеличи­вается.

Предел измерения для ртутных термометров, в которых над ртутью удален воздух, составляет 300 °С, так как при 357 °С ртуть кипит. Для того, чтобы повысить температуру кипения ртути, пространство в ка­пилляре над ртутью заполняют инертным газом под давлением, в резуль­тате чего верхний предел измерения увеличивается.

Термометры с органическими жидкостями предназначаются в основ­ном для измерения низких температур в пределах от -200 до + 200 °С. Основным достоинством их является высокий коэффициент объемного расширения жидкости, в среднем почти в 6 раз больший, чем у ртути. Недостаток этих термометров - смачивание органическими жидкостями стекла, в результате чего точность измерения понижается. Поэтому необ­ходимо применение капилляров с относительно большим диаметром.

Достоинства стеклянных жидкостных термометров — простота употребления и достаточно высокая точность измерения.

Недостатки — малая механическая прочность (хрупкие); плохая видимость шкалы и трудность отсчета, невозможность автоматической записи показаний и передачи их на расстояние; невозможность ремонта; большая инерционность; плохая видимость ртути в капилляре.