Средства измерения температур

Термометр – средство для измерения температуры, предназначенное для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблюдателем, автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

Пирометр – средство для измерения температуры по тепловому электромагнитному излучению, применяется для бесконтактного измерения температуры.

В настоящее время применяются десятки различных способов измерения температуры (ГОСТ 13417–76). В табл. 6.2 приведены наиболее распространенные в промышленности средства измерения температуры и указаны пределы применения серийных средств измерения. В скобках указаны пределы применения средств измерения для специальных целей.

Таблица 6.2. Диапазоны применения промышленных средств измерения температуры

Тип средства измерения	Разновидность средства измерения	Предел длительного применения, °C
		нижний	верхний
Термометры расширения	Жидкостные стеклянные термометры	200	600
	Манометрические термометры	200 (272)	1000
Термометры сопротивления	Металлические термометры сопротивления	260	1100
	Полупроводниковые термометры сопротивления	272	600
Термометры термоЭДС	Термоэлектрические термометры	200 (270)	2200 (2800)
Пирометры	Квазимонохроматические пирометры	700	6 000 (100 000)
	Пирометры спектрального отношения	300	2800
	Пирометры полного излучения	50	3500

6.2. Термометры расширения

6.2.1. Стеклянные жидкостные термометры

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависимости от температуры.

Стеклянные термометры по своей конструкции бывают палочные и с вложенной шкалой. Термометр с вложенной шкалой состоит из стеклянного резервуара и припаянного к нему стеклянного капилляра 2 (рис. 6.1, а). Вдоль капилляра расположена шкала 3, которая, как правило, наносится на пластине молочного стекла. Резервуар, капилляр и шкала помещаются в стеклянную оболочку 4, которая припаивается к резервуару.

Палочные стеклянные термометры изготавливаются из толстостенных капилляров, к которым припаивается резервуар 2. Шкала термометра 3 наносится на наружной поверхности капилляра (рис. 6.1, б).

Среди жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные стеклянные термометры.

Химически чистая ртуть как термометрическое вещество имеет ряд достоинств:

• остается в жидком состоянии в широком интервале температур;

• не смачивает стекло;

• легко получается в чистом виде.

Рис. 6.1. Лабораторные ртутные термометры:

а – с вложенной шкалой; б – палочный

Таблица 6.3. Термометрические жидкости

Жидкость	Пределы применения, °C
	нижний	верхний
Ртуть	35	600
Толуол	90	200
Этиловый спирт	80	70
Керосин	60	200
Петролейный эфир	120	25
Пентан	200	20

К недостаткам ртути как термометрического вещества относится малый температурный коэффициент объемного расширения, что требует изготовления термометров с тонкими капиллярами.

Нижний предел измерения ртутных термометров 35 °C определяется температурой затвердевания ртути. Верхний предел измерения +600 °C определяется прочностными характеристиками стекла. Для термометров с верхним пределом измерения 600 °C давление газа над ртутью превышает 3 МПа (30 кгс/см²).

Стеклянные термометры с органическими термометрическими жидкостями применяются в интервале температур от 200 до +200 °C. Эти жидкости смачивают стекло и поэтому требуют применения капилляров с относительно большим диаметром канала.

Достоинства стеклянных жидкостных термометров:

• высокая точность измерения;

• простота;

• дешевизна.

Недостатки стеклянных термометров:

• относительно плохая видимость шкалы;

• практическая невозможность передачи показаний на расстояние;

• невозможность автоматической регистрации показаний;

• невозможность ремонта термометров.

По методике градуировки термометры делятся на две группы:

1. термометры, градуируемые при полном погружении;

2. термометры, градуируемые при неполном погружении (как правило, при определенной длине погружения нижней части).

Термометры первой группы применяются в лабораторных условиях и позволяют обеспечить более высокую точность. Глубина их погружения должна изменяться при изменении температуры.

Термометры второй группы  технические, которые применяются для измерения температур в промышленности; глубина их погружения должна быть постоянной.

Допускаемые погрешности технических термометров не должны превышать деления шкалы. Например, при цене деления 0,5°C предел допускаемой погрешности составляет ±0,5°C, а при цене деления 10°C предел составляет ±10°C.