Термометры расширения

В них используются свойства твердых и жидких тел изменять свою длину или объем под влиянием температуры окружающей среды.

Термометры расширения бывают двух типов:

1. жидкостные;

2. твердых тел (биметаллические).

Термометры жидкостные стеклянные

Они получили большое распространение, благодаря простоте отсчета температуры, широкому температурному интервалу (от -190⁰С до +1000⁰С) и достаточной точности измерения.

Измерение температуры основано на изменении объема термометрической жидкости. Термометрической жидкостью служит: ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и др., но лучшей жидкостью является ртуть, которая не смачивает стекло, а потому дает наиболее точные показания (от -30⁰С до +700⁰С).

Недостатки:

1. Механическая непрочность.

2. Недостаточная четкость и наглядность шкалы.

3. Невозможность регистрации показаний на бумаге и передачи их на расстояние.

Манометрические термометры

Принцип действия основан на зависимости давления в замкнутой термосистеме от измеряемой температуры.

Термометры сопротивления (Rt)

Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве проводниковых и полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Однако, измерить температуру одним лишь термометром сопротивления нельзя. Они работают в комплекте со вторичным прибором - мостом или логометром.

Преимущества термометров сопротивления перед манометрическими термометрами:

1. более высокая точность измерения;

2. возможность передачи показаний на большие расстояния;

3. возможность централизации контроля температуры (до 12 Rt может быть подключено к одному мосту);

4. меньшее запаздывание показаний.

Термометр сопротивления состоит из чувствительного элемента и наружной (защитной) арматуры. В качестве материала для чувствительного элемента используют медь и платину.

Rt = R_о (1+ αt⁰) ,

где α - температурный коэффициент сопротивления.

Термометры сопротивления бывают двух типов: платиновые (ТСП) и медные (ТСМ).

ТСП - предназначены для измерения температуры от - 200⁰С до + 650⁰С; имеют следующие градуировки:

Гр. 20 (Rо=10 Ом)

Гр. 21 (Rо=46 Ом)

Гр. 22 (Rо=100 Ом).

Новые градуировки ТСП:

10П, 50П, 100П.

10, 50, 100 – сопротивление при 0⁰С

П - платиновые

ТСМ - предназначены для измерения температуры от -50⁰ до +180⁰С. Имеют следующие градуировки:

Гр. 23 (Rо=53 Ом) → 50 М

Гр. 24 (Rо=100 Ом) → 100 М

Электронный равновесный мост

В качестве вторич­ных приборов в ком­плекте с термомет­рами сопротивления применяются обычно автоматические электронные равно­весные мосты. Равновесные мосты служат для измерения сопротивления термометра сопротивления.

Рис. Принципиальная схема равновесного моста

Устройство:

ab; bc; cd; ad - плечи моста;

ас; bd - диагонали моста;

ас - диагональ питания;

bd - измерительная диагональ;

R₁, R₂ - постоянные сопротивления из манганина;

Rр - переменное калиброванное сопротивление из манганина (рео­хорд);

Rл - сопротивление линий (соединительных проводов);

R_t - термометр сопротивления;

НП - нуль- прибор

В основу работы моста положен принцип равновесия. Мост находится в равновесии, если произведения сопротивлений противолежащих плеч равны. При равновесии моста удовлетворяется равенство:

R₁(R_t + 2R_д) = R₂ ∙ R_p,

откуда

В этом случае разность потенциалов U_bd = 0, ток не будет протекать че­рез НП, и стрелка установится на нулевой отметке.

При изменении измеряемой температуры величина R_t изменится, и мост разбалансируется.

Чтобы восстановить равновесие, необходимо при постоянных сопро­тивлениях R₁, R₂, R_л изменить величину сопротивления реохорда R_р, пе­реместив его движок.

Таким образом, если откалибровать сопротивление R_р, то по положе­нию его движка при равновесии моста можно однозначно судить о вели­чине сопротивления R_t и, следовательно, об измеряемой температуре.