Измерение температуры
Температура – физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Определяется средней кинетической энергией теплового движения молекул.
Жидкостные термометры (-200 – 650 0С)
Принцип действия: использование различных коэффициентов теплового расширения термометрической жидкости и материала оболочки термометра
Конструкция: капилляр, термометрическое вещество, баллон
Достоинства: низкая стоимость, стабильность характеристик, высокая точность измерения
Недостатки: хрупкость, невозможна дистанционная передача информации
Манометрические термометры (-150 – 600 0С)
Принцип действия: изменение давления вещества в замкнутом объеме в зависимости t0
Конструкция: термобаллон (внутрь среды), металлический капилляр, деформационный элемент
В зависимости от рабочего в-ва в термобаллоне делятся на: газовые, конденсационные и жидкостные
Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость
Недостатки: невысокая точность измерения, ограниченная передача сигнала (до 50 м)
Термометры сопротивления (термопреобразователи) (-200 – 1100 0С)
Принцип действия: зависимость сопротивления от температуры
Конструкция: термопреобразователь (медь, платина, полупроводники), соединительные линии, источник питания, вторичный прибор (уравновешанный и неуравновешанный мосты, цифровые омметры, потенциометр, логометр)
Платиновые термопреобразователи: Rt=R0(1+At+Bt2) при t≥0 0С. 3 класса точности: А, В, С
Градуировка (в зависимости от R0): 1П, 5П, 10П, 50П, 100П, 500П
Медные термопреобразователи: Rt=R0(1+αt) α=4,28∙10-3 0С-1. 2 класса точности: В, С
Градуировка (в зависимости от R0): 10М, 50М, 100М
Полупроводниковые термопреобразователи: Rt=R0eb(1/T - 1/T0) Особенность: не отвечают требованию воспроизводимости (индивидуальная градуировка)
Достоинства: компактность, диапазон измерений, возможность передачи сигнала на расстояние, высокая точность
Недостатки: наличие источника питания
Термоэлектрические термометры (-200 – 2000 0С)
Принцип действия: возникновение термоЭДС в спае разнородных металлов при их нагрева
Конструкция: термопара, специальные соединительные линии, вторичный прибор (магнитоэлектрический милливольтметр, неуравновешанный мост, аналоговые автоматические самопишущие потенциометры)
Достоинства: достаточно высокая точность и стабильность характеристик преобразователя, но несколько уступает по этим показателям термометрам сопротивления
Недостатки: необходимость стабилизации или автоматического введения поправки на t0 свободных концов, необходимость применения специальных термоэлектродных проводов для подключения термометров к вторичным приборам.
Пирометры (до 10000 0С)
Принцип действия: измерение температуры тел по их тепловому излучению
Методы измерения:
1. Квазимонохромотический (яркостный) метод: зависимость спектральной энергетической яркости от t0 (высокая чувствительность, Т всегда меньше Тд)
2. Метод полного излучения (радиационный): зависимость энергетической яркости от t0
(меньше чувствительность, чем у яркостного, но осуществляется проще, ненадеженый)
3. Метод спектрального отношения (цветовой): перераспределения спектральных энергетических яркостей внутри данного участка спектра
(при высоких температурах не обладает высокой чувствительностью, самый точный, сравниваются 2 спектральные энергетические яркости на 2 длинах волн в пределах видимого спектра красный – зеленый/синий)