Як правильно виміряти температуру дітям і дорослим електронним або ртутним градусником - алгоритм і способи

ВИМІР ТЕМПЕРАТУРИ

7.1. Загальні відомості про вимірювання температури

Одним з основних технологічних параметрів в хімічному виробництві є температура. Температура фундаментальна фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги макроскопічної системи.

Вимірювання температури передбачає побудову шкали температур на основі відтворення ряду рівноважних станів реперних точок, яким приписані певні значення температур, і створення інтерполяційних приладів, що реалізують шкалу між ними.

Найчастіше використовуються три температурні шкали: емпіричні шкали Цельсія і Фаренгейта і термодинамічна шкала Кельвіна. Найбільш уживана температурна шкала була запропонована А. Цельсієм (A. Celsius ) В 1742 р Опорними точками цієї шкали є температура плавлення льоду (О ° С) і температура кипіння води (100 ° С). Перша температурна шкала була введена Г. Фаренгейтом (G. Fahrenheit ) В 1715 р Для нижньої опорної точки (0 °F ) Була використана температура замерзання сольового розчину, а для верхньої температура під пахвою здорового англійця (96 °F ). У 1848 р лорд Кельвін (У. Томсон) запропонував термодинамічну температурну шкалу, засновану на другому законі термодинаміки. Термодинамічну температуру ( «абсолютну температуру») позначають символомТ. Одиницею її виміру є кельвін (К), визначений як 1 / 273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води.

Прилади для вимірювання температури називають термометрами. розрізняютьконтактний і безконтактний методивимірювання температури.

На рис. 57 виконано орієнтовний порівняння областей застосування термометрів найбільш поширених типів. Природно, що межі цих областей у різних виробників неоднакові. Найближчим часом граничні температури застосування термометрів, особливо електричних, можуть бути зміщені як в сторону більш високих, так і в бік низьких температур. Штриховими лініями на рис. 57 показані області температур, в яких термометри використовуються лише короткочасно.

Мал. 57. Порівняння температурних діапазонів контактних і безконтактних термометрів

7.2. Вимірювання температури контактним методом

Мал. 5.58. Область застосування контактних і безконтактних термометрів:

1 термістори; 2 п'єзоелектричні;3 термоперетворювачі опору;4 термоелектричні перетворювачі (термопари)

При використанніконтактного методувимірювання температури визначають величину одного з параметрів первинного вимірювального перетворювача (ПІП), що залежить від його температури. При цьому припускають, що температура ПІП дорівнює температурі вимірюваного об'єкта, якухотіли б виміряти.Для виконання цієї умови необхідно забезпечити хорошийтеплової контактміж ПІП і вимірюваним об'єктом, що і дало назву методу вимірювання.

До контактного методу відноситься вимір температури термометрами розширення, манометричними термометрами, термометрами опору, термоелектричними термометрами.

Температурні діапазони застосування найбільш поширених контактних термометрів представлені на рис. 5.58.

7.2.1. Термометри розширення

Принцип дії термометрів розширення заснований на різному тепловому розширенні двох різних речовин. До термометрам розширення відносять скляні рідинні, дилатометрические, біметалеві, манометричні.

Термометри скляні рідинні

Принцип дії скляних рідинних термометрів заснований на відмінності теплового розширення термометрической рідини (ртуті, амальгами талію, спирту, інших органічних рідин) і матеріалу оболонки, в якій вони перебувають (термометрического скла або кварцу). У невеликому інтервалі температур розширення можна розрахувати за формулами:

або

У виразах і обсяги термометрической рідини (м3 ) При температурі 0і при температурі; температурний коефіцієнт об'ємного розширення,

зауваження

Коефіцієнт 3 не є постійною величиною, а залежить від температури.

Мал. 59. Скляні рідинні термометри: а звичайний з вкладеною шкалою;б електроконтактні з рухомим контактом для установки завдання

Для виготовлення термометрів розширення використовують скла спеціальних сортів (термометричні) з малим значенням температурного коефіцієнта розширення. Термометри розширення використовуються для вимірювання температури в межах від 200до 1200 з високою точністю (ціна поділки зразкових скляних термометрів становить 0,01 ° С). Найбільшого поширення набули ртутні скляні термометри. Основними елементами конструкції є резервуар з припаяним до нього капіляром, частково заповнені термометрической рідиною (ртуттю), і шкала. конструктивно розрізняютьпаличні термометриі термометри зі шкалою, вкладеноївсередину скляної оболонки (рис. 59,а). У кийових термометрів шкала наноситься безпосередньо на поверхні товстостінного капіляра. У термометрів з вкладеною шкалою капіляр і шкальна пластина з нанесеною шкалою укладені в захисну оболонку, припаяну до резервуару. Різновидом ртутних скляних термометрів єртутні електроконтактні термометри(Рис. 59, б), призначені для сигналізації або релейного регулювання температури.

Термометри дилатометрические і біметалічні

Принцип дії дилатометрічні і біметалевих термометрів заснований на відмінності лінійного розширення твердих тіл, з яких виготовлені чутливі елементи цих термометрів. Якщо температурний інтервал невеликий, то залежність довжини твердого тіла від температури виражається лінійним рівнянням виду

де довжина твердого тіла при температурі, М; довжина того ж тіла при температурі; температурний коефіцієнт лінійного розширення твердого тіла,

схема дилатометрічнітермометра представлена \u200b\u200bна рис. 60. Термометр складається з трубки /, виготовленої з металу з великим коефіцієнтом лінійного розширення (міді, латуні, алюмінію), і стрижня2 з матеріалу з малим коефіцієнтом лінійного розширення (инвара, порцеляни). Один кінець трубки кріпиться нерухомо до корпусу приладу, а до іншого жорстко прикріплений стрижень. Сама трубка поміщається в середу, температуру якої вимірюють. Зміна температури середовища призводить до зміни довжини трубки, а довжина стержня залишається майже незмінною. Це призводить до переміщення стрижня, який за допомогою важеля3 переміщує стрілку по шкалі приладу.

Принцип діїбіметалевихтермометрів заснований на відмінності температурних коефіцієнтів лінійного розширення металевих пластин (наприклад, з инвара і латуні, з инвара і стали), зварених (спаяних, склепаних) між собою по всій площині зіткнення. Нагрівання призводить до деформації такоїтермобиметаллическийпластини; остання згинається в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення (инвара) (рис. 61). Біметалічні термометри використовуються в якості чутливого елемента в температурних реле, а також для компенсації впливу температури навколишнього середовища в вимірювальних приладах. Дилатометрічні і біметалічні термометри для безпосередніх вимірювань температури застосовуються порівняно рідко.

Мал. 60. Схема дилатометрічнітермометра.

Мал. 61. Схема біметалічного термометра

7.2.2. манометричні термометри

Принцип діїманометрическихтермометрів заснований на взаємозв'язку між температурою і тиском робочої речовини в замкненій системі (Термосистеми). Основні частини Термосистеми (рис. 62): термобаллон /, капілярна трубка2 і деформаційний манометрический перетворювач3 (Наприклад, трубка Бурдона). Перетворювач пов'язаний зі стрілкою приладу (манометра) через передавальний механізм, який на рис. 62 не показаний. Компенсація похибки, яка виникає через вплив температури навколишнього середовища на показання манометра, здійснюється біметалічним компенсатором4.

Мал. 62. Схема манометричного термометра.

Первинним вимірювальним перетворювачем манометричного термометра є термобаллон елемент Термосистеми, що сприймає температуру вимірюваного середовища і перетворює її в тиск робочої речовини.

Залежно від виду робочої речовини манометрические термометри підрозділяють нагазові, рідинніі конденсаційні(Паро-рідинні). Газові і рідинні манометричні термометри мають лінійну шкалу, а конденсаційні нелінійну.

Принцип діїгазових манометрических термометрівзаснований на залежності тиску газу від температури при постійному обсязі:

тут тиск газу при температурі, Па; температурний коефіцієнт розширення газу,

У газових манометрических термометрах Термосистеми заповнена газом під надлишковим тиском. Як робоча речовина використовується зазвичай азот, аргон, гелій. Газові манометрические термометри дозволяють вимірювати температуру в діапазоні від -150до +600.

Принцип діїрідинних манометричних термометрівзаснований на залежності обсягу термометрической рідини (ртуті, силіконових масел, толуолу) від її температури. Зміна обсягу рідини перетворюється за допомогою манометричної пружини (трубки Бурдона) в переміщення. Рідинні манометричні термометри дозволяють передавати показання на обмежену відстань (до 60 м), а розвивається ними зусилля настільки велике, що до них можуть бути підключені не тільки показують прилади, а й передають перетворювачі або механічні регулятори прямої дії.

Рідинні манометричні термометри дозволяють вимірювати температуру в діапазоні від -150 ° С до +300

В конденсаційних манометрических термометрахтермобаллон частково заповнений низкокипящей рідиною, а решта його простір її парами. Ці термометри мають перевагу перед газовими та рідинними. Тиск насиченої пари в Термосистеми залежить тільки від температури на межі поділу фаз пар рідина, тому зміна обсягу Термосистеми і температури робочої речовини в капілярної трубці і манометрі не змінюють показань термометра. Обсяг термобаллона конденсаційних манометрических термометрів може бути менше, ніж обсяг термобаллона газових і рідинних манометричних термометрів, що сприятливо позначається на динамічних характеристиках термометра.

Як робоча речовина в конденсаційних манометрических термометрах використовують фреон, пропан, хлористий метил, етиловий ефір, ксилол, ацетон і ін. Межі вимірювання від 50 ° С до +300 "С.

Динамічні властивості манометрических термометрів всіх видів можуть бути представлені статичним ланкою першого порядку.

7.2.3. термоелектричні перетворювачі

термоелектричний термометрприлад для вимірювання температури, що складається з термопари в якості чутливого елемента і приладу електровимірювання (мілівольтметра, автоматичного потенціометра і ін.).

Термоелектричним перетворювачем,або термопарою, називають два різнорідних електропровідних елемента (зазвичай металеві провідники, рідше напівпровідникові), з'єднаних на одному кінці і утворюють частину пристрою, що використовує термоелектричний ефект для вимірювання температури.

Вимірювання температури за допомогою термоелектричного перетворювача грунтується на термоелектричному ефекті Зеєбека: у замкнутої термоелектричної ланцюга, складеної з двох різнорідних провідників, виникає електричний струм, якщо два спаяний (місця з'єднання) провідників мають різну температуру.

Термоелектричний ефект пояснюється наявністю в провіднику (металі) вільних електронів, число яких в одиниці об'єму різне для різних провідників (металів). Припустимо, що в спае з температуроюt електрони з провідника А дифундують в провідник В у свідомо більшій кількості, ніж назад. Провідник А заряджається позитивно, а провідник В негативно. З'явився електричний струм генерує різниця потенціалів на двох спаях, відому як контактна різниця потенціалів. Вона залежить від температури спаїв і її можна виміряти або милливольтметром, або потенціометром.

Спай, поміщений в вимірювану середу з температурою, називають вимірювальним (гарячимабо робочим) або робочим кінцем термопари. Другий спай, знаходиться при постійній температурі називають з'єднувальним (опорним, холодним, вільним)або вільним кінцемтермопари. Опорний спай піддається дії температури в місці приєднання до вимірювального приладу. Опорна температура має бути витримана з певною точністю.

Якщо існує залежність термоелектродвіжущей сили (ТЕДС) термоелектричного перетворювача від температури робочого кінця і при постійно заданої температури вільних кінців, то вимір температури зводиться до вимірювання ТЕДС термоелектричного перетворювача (припускаючи, що температура вільних кінців термоелектричного перетворювача постійна: її стандартне значення\u003d О ° С). Щоб підключити вимірювальний прилад (мілівольтметр, або потенціометр) в термоелектричний ланцюг, її розривають (або в спае з температурою, Або в одному з термоелектродів, наприклад В, рис. 63,б, в).

Мал. 5.63. Принцип дії термоелектричного перетворювача:

а термоелектрична ланцюг з двох провідників (термоелектродів) А і В;б термоелектрична ланцюг з третім провідником С, включеним між термоелектроди;в термоелектрична ланцюг з третім провідником С, включеним в термоелектроди В термоелектричного перетворювача (температура робочого спаю;температура опорного спаю)

ТЕДС термоелектричного перетворювача не змінюється від введення в його ланцюг третього провідника, якщо кінці цього провідника мають однакові температури. На цій підставі в ланцюг термоелектричного перетворювача підключають з'єднувальні дроти, вимірювальні пристрої (прилади) і підганяльні опору. Бажано в ланцюзі термоелектричного перетворювача застосовувати провідники, термоелектричні властивості яких незначно відрізняються від властивостей термоелектродів.

Основні типи стандартних промислових термоелектричних перетворювачів наведені в табл. 4, а технічні характеристики деяких з них в табл. 5.

Таблиця 4. Стандартні промислові термоелектричні перетворювачі

Тип	позначення промислового термопреобразователя	матеріали термоелектродів
				позитивний електрод	негативний електрод
	ТПП	Платина 87%, родій 13%	платина
	ТПП	Платина 90%, родій 10%	платина
	ТПР	Платина 70%, родій 30%	Платина 94%, родій 6% Константен
	ТЖК	Залізо	(57% міді, 43% нікелю)
	ТМК	мідь	константан
	ТХК	Нікель хром (хромель)	Костянтин
	ТХА	Нікель хром (хромель)	Нікель алюміній (алюмёль)
	ТНН	нікель хром кремній (Ніхром)	Нікель кремній (ніхром)
	ТВР	вольфрам реній	вольфрам реній
	ТХК	хромель	Копель
	ТМК	мідь	Копель

Мал. 64. Номінальні статичні характеристики термоелектричних перетворювачів

Номінально приписувана термопарі даного типу залежність ТЕДС від температури робочого кінця при постійно заданої температури вільних кінців називаєтьсяномінальної статичної характеристикою(НСХ) перетворення термопари (рис. 64).

НСХ термоелектричних перетворювачів не лінійні і можуть бути апроксимувати поліномами:

де E (t, 0), мВ ТЕДС термопари при температурі робочого кінця і температурі вільного кінця= 0 ; коефіцієнти полінома. Залежно від природи термоелектродів і діапазону температур ступінь поліномап може змінюватися від 3 до 14.

У реальних виробничих умовах температура вільних кінців термопари зазвичай відрізняється від температури\u003d 0 ° С, для якої складені таблиці номінальних статичних характеристик, тому в показання вимірювальних приладів необхідно вводити поправку.

7.2.4. Термоперетворювачі опору

Принцип дії термометрів опору заснований на залежності електричного опору матеріалів від температури.

Термометр опору являє собою комплект, до якого входять:

первинний вимірювальний перетворювач, що сприймає теплову енергію і перетворює зміна температури в зміну електричного опору;

прилад, що вимірює електричний опір і відградуйованих одиницях виміру температури.

Первинний вимірювальний перетворювач термометрів опору називаютьтермоперетворювачем опору(ТС).

На відміну від термопар, які є активними перетворювачами (перетворювачами генераторного типу), термоперетворювачі опору є пасивними перетворювачами (перетворювачами параметричного типу). Для них необхідний допоміжний джерело енергії, тоді як для термопар він звичайно не потрібно.

Розрізняють металеві і напівпровідникові термоперетворювачі опору. Напівпровідникові термоперетворювачі опору називають такожтермісторами.

Металеві термоперетворювачі опору

Як матеріал для металевих ТС використовують найчастіше платину, мідь і нікель, з яких виготовляються технічні ТЗ для вимірювання температури в інтервалі від 200 ° С до +750 ° С (платинові) і від 50 ° С до +180 ° С ( мідні).

Термоперетворювачі опору можуть бути охарактеризовані двома параметрами:опором термоперетворювача при температурі 0 ° С іставленням опору термоперетворювача при 100 ° С до його опору при 0 величина залежить від чистоти матеріалу.

Залежність опору металевих провідників від температури може бути з досить високою точністю описана рівняннями третього ступеня.

При звичайних вимогах до точності залежність опору ТС від температури можна виразити лінійною функцією

де опір датчика при температурі Про ° С, Ом;температура, ° С;температурний коефіцієнт опору,

Типові залежності опору деяких металів від температури наведені на рис. 70. Вони свідчать про досить високу лінійного взаємозв'язку між опором і температурою (за винятком нікелю).

Відповідно до ГОСТ випускаються термоперетворювачі опору наступних номінальних статичних характеристик (НСХ) перетворення: платинові (ТОП) 1П, 5П, 10П, 50П, 100П, 500П; мідні (ТОМ) - 10М, 50М, 100М; нікелеві (ТСН) -100Н. число в умовному позначенні НСХ показує опір термоперетворювача (Ом) при температурі 0

Мал. 70. Залежність відносинидля деяких металів від температури:

опір термометра при температурі, Ом; опір термометра при температурі 0 ° С (273,15 К), Ом

Конструктивно термоперетворювачі опору представляють собою тонку платинову або мідний дріт, намотаний бифилярно на спеціальний слюдяною, фарфоровий або пластмасовий каркас, або згорнуту в спіраль і вкладену в канали захисного корпуса. Варіант конструкції термоперетворювача опору зображений на рис. 71. Чутливий елемент на керамічному каркасі складається з двох послідовно з'єднаних платинових спіралей /. До двох кінцях цих спіралей припаяні короткі платинові висновки3, до яких потім приварюються необхідної довжини вивідні провідники. Платинові спіралі розміщуються в каналах керамічного каркаса2. Кріплення платинових спіралей і висновків в каркасі здійснюється глазур'ю4, виготовленої на основі оксидів алюмінію і кремнію: коефіцієнт лінійного розширення глазурі близький до коефіцієнтів лінійного розширення матеріалу висновків і каркаса. Підгонка номінального опору чутливого елементапри 0 ° С здійснюється поступовим зменшенням довжини протилежних кінців платинових спіралей з подальшим паянням в точці 5. Простір між платиновими спіралями заповнюють порошком оксиду для поліпшення теплового контакту між витками спіралей і каркасом.

Мал. 71. Схема платинового термоперетворювача опору.

7.2.5. п'єзоелектричні термоперетворювачі

До цієї групи можна віднести кварцові датчики, які вимірюють зміну резонансної частоти кварцового кристала, яка залежить від зміни температури. Кварцовий вимірювальний перетворювач працює в робочому діапазоні від 80 ° С до +250 ° С, має лінійну характеристику від -50 ° С до +250 ° С з точністю 0,04 ° С і видає сигнали, зручні для реєструючих пристроїв або наступної цифрової обробки .

7.3. Вимірювання температури безконтактним методом

безконтактний спосібвимірювання температури заснований на сприйнятті теплової енергії, що передається випромінюванням і сприймається на відстані від досліджуваного об'єкта. Верхня межа вимірювання температури таким способом теоретично необмежений. Часто традиційний контактний спосіб вимірювання температури неможливо застосувати в силу ряду причин: недоступні для прямого контакту поверхні (промислове обладнання, висока температура у виробництві цегли, кераміки, скла і т. Д., Агресивні речовини); матеріали, погано проводять теплоту; невеликі розміри об'єктів (при вимірюванні контактним методом енергія між датчиком і об'єктом вимірювання перерозподіляється, в результаті чого температура об'єкта може істотно змінитися).

Відомо, що будь-яка поверхня, температура якої вище абсолютного нуля, випромінює теплову енергію у вигляді електромагнітного випромінювання. При поглинанні електромагнітного випромінювання від випромінюючого тіла іншими тілами електромагнітне випромінювання знову перетворюється в теплову енергію. Випромінювання нагрітих тіл називають тепловим. Температуру тіла можна виміряти на відстані по тепловому випромінюванню, при цьому температурне поле об'єкта вимірювання не спотворюється. Отже, безконтактний метод вимірювань температури заснований на тому, що чутливий елемент засобу вимірювань не наводиться в контакт з об'єктом вимірювання.

Вимірювання температури тіл за їх тепловим випромінюванням називаютьпірометри. Засоби вимірювання температури тіл по тепловому випромінюванню називаютьпірометрами випромінюванняабо просто пірометрами.

Безконтактні методи вимірювання температури теоретично не мають верхньої температурної межі свого застосування. Так, температура джерела із суцільним спектром випромінювання, близька до 6000 "З, вимірюється тими ж методами, що і температура, наприклад, і в 1000 ° С, і в 2000" С.

7.3.2. яскравості пірометри

Найбільш відомими з них є пірометри з «зникаючої» ниткою розжарювання (рис. 76), що застосовуються для вимірювання яскравості температури у видимій області спектра. Принцип дії: порівняння яскравості вимірюваного випромінювання і контрольного випромінювача, наприклад, напруженій нитки вольфраму.

Порівняти обидві яскравості можна, наприклад, зміною яскравості контрольного випромінювача, змінюючи потужність нагрівання нитки в широких межах. Сприятлива для чутливості очі довжина хвилі (0,65 мкм) в області видимої частини спектра забезпечується червоним світлофільтром. Якщо в результаті зрівнювання досягається рівність обох яркостей, то верхня частина нитки розжарювання зникне (перестане бути видимою) на тлі зображення джерела вимірюваного випромінювання. Потужність нагрівання нитки розжарювання на шляху потоку випромінювання є показником яскравості температури вимірюваного об'єкта. Її зчитують по температурній шкалі вимірювального приладу.

Діапазон вимірювань температури для пірометрів з «зникаючої» ниткою розжарювання: 400 ... 5000(В особливих випадках до 10 000 ° С). Похибка промислових пірометрів становить ± 1% від верхньої межі діапазону вимірювань.

Мал. 76. яскравість пірометр з «зникаючої» ниткою розжарювання:

/ Об'єктив; 2, 7 діафрагми; 3, 6 фільтри; 4 пірометричні лампа;5 окуляр; 8 реостат; 9 вимірювальний пристрій

7.3.3. Пірометри спектрального відношення

Дія колірних пірометрів,або пірометрів спектрального відношення,засноване на перерозподілі енергетичних яскравостей всередині даної ділянки спектра при зміні температури. Вони визначають яскравість випромінювання вимірюваного об'єкта на двох різних довжинах хвильі . Якщо відповідні значення спектральних коефіцієнтів випромінюванняі досить близькі між собою (випромінювач сіре тіло), то визначення температури практично не залежить від абсолютної величини коефіцієнта випромінювання, оскільки шукана температура безпосередньо визначається відношенням яркостей. Для цього в пірометрах за допомогою двох світлофільтрів виділяють два випромінювання з різними довжинами хвиль і кожне подають на два окремих фотоелектричних чутливих елемента. Потім по вихідним сигналам фотоелектричних елементів формується їхнє ставлення.

Примітка

Тіло, коефіцієнт випромінюванняякого не залежить від температури і довжини хвилі , Називають сірим.

Діапазон вимірювання температури (розплавів металів) для пірометрів спектрального відношення становить 800 ... 3000 ° С, похибка дорівнює 1 ... 2% від верхньої межі діапазону вимірювань.

зауваження

Пірометри спектрального відношення працюють більш точно, ніж радіаційні пірометри, оскільки недостовірність визначення коефіцієнта випромінювання не впливає на результати вимірювань.

7.3.4. Пірометри повного випромінювання

Принцип дії заснований на залежності інтегральної енергетичної яскравості тіла в широкому спектральному інтервалі від температури.

радіаційний пірометр(Рис. 77) це безконтактний вимірювальний первинний перетворювач, що реагує на випромінювання нагрітого тіла переважно в інфрачервоній області спектра з динамічних хвиль від 0,75 до 1000 мкм. Оптичні лінзи і дзеркальна система, чутливі в інфрачервоній області спектра, використовуються, щоб сфокусувати випромінювання на мініатюрну термобатарей, що складається з декількох послідовно з'єднаних термоелектричних перетворювачів, або резистивний перетворювач. Радіаційні пірометри застосовуються для вимірювання не тільки високих температур (Аж до 3500 ° С), але і для низьких (до 50 ° С).

Мал. 77. Радіаційний пірометр:

/ Об'єктив; 2, 5 діафрагми; 3 термобатарея; 4 окуляр; 6 вимірювальний пристрій

Для вимірювання та регулювання температури в нагрівальних печах, установках і соляних ваннах застосовують такі контрольно-вимірювальні прилади: термометри, термопари, мілівольтметри, потенціометри, пірометри, мілліскопи і т. Д.

Термометри являють собою найпростіші прилади для вимірювання температури в рідких і газових середовищах від -50 до + 600 ° С. Найбільш поширені рідинні термометри, засновані на спостереженні видимого зміни висоти стовпчика ртуті або забарвленого спирту, що знаходяться в скляному кульці.

термопари призначені для вимірювання температури вище 600 ° С. Термопара являє собою прилад, в якому є два різнорідних провідника, спаяних з одного кінця. У ланцюзі з двох різнорідних провідників при нагріванні виникає термодвіжущая сила (термо-е. Д. С), величина якої зростає зі збільшенням температури нагріву в місці спаю провідників. Термо-е.р.с. може змінюватися і від виду металу.

Зварюваний кінець термопари називають гарячим спаєм (робочим кінцем), а несваріваемий кінець - холодним спаєм (вільним кінцем). Результуюча термо-е. д. з. дорівнює різниці термо-е. д. з, що виникають в гарячому і холодному спаях.

Тому якщо вільний кінець термопари має постійну температуру, наприклад 18 ° С, то для будь-якого типу термопари термо-е. д. з. буде залежати від того, до якої температури нагрітий робочий кінець термопари. Отже, про температуру печей, ванн та інших пристроїв, до яких прикріплений робочий кінець термопари, судять за величиною термо-е. д. з. Ця термо-е. д. з. визначається милливольтметром 4, приєднаним до вільного кінця термопари. Термопари можна виготовляти з різних металів і сплавів.

У термопарах ПП застосовують дріт діаметром 0,5 0,6 мм, в інших - діаметром 2-3 мм.

Дроту в термопарах мають довжину 500-2000 ммі ізолюються одна від одної порцеляновими трубочками або намистом. Для захисту термопар від зовнішніх механічних пошкоджень їх поміщають в жаротривкі чохли.

Вільні кінці дротів (до місця постійної температури) подовжують компенсаційними проводами , виготовленими з тих же матеріалів, що і термопари.

Для хромель - алюмінієвих термопар, застосовують мідно-константанові компенсаційні дроти, що володіють невеликим опором.

Для правильного вимірювання температури в нагрівальних печах термопару встановлюють збоку від нагріваються деталей і зверху . Робочий кінець термопари повинен відстояти від стінки печі на 250-300 ммі не може бути піддано прямого впливу полум'я і електронагрівачів.

показують мілівольтметри використовують для вимірювання термо-е.р.с, виникає в термопарі. Вони можуть бути переносними і стаціонарними.

Показує мілівольтметр складається з постійного магніту з полюсними черевиками з м'якої сталі і сердечника , на який надіта безкаркасні рама , обертається в кільцевому зазорі. Магнітні силові лінії в цьому зазорі мають радіальний напрямок.

Струм термопари підводиться через спіральні пружини, які створюють протидіючий момент. Внутрішній кінець пружин припаяний до рамки, а зовнішній - до колектора , з'єднаному зі стрілкою. Проходячи через рамку, ток взаємодіє з магнітним потоком постійного магніту і створює магнітне поле, яке прагне повернути рамку проти дії пружин таким чином, щоб її площину була перпендикулярна до магнітних лініях постійного магніту. Чим вище температура робочого кінця термопари, тим більше термо-е.р.с. і тим на більший кут повертається рамка і прикріплена до неї стрілка. Отже, кут відхилення рамки і стрілки мілівольтметра прямо пропорційний термо-е.р.с. і обернено пропорційний сумі опорі в ланцюзі мілівольтметра.

самописні мілівольтметри застосовують в тих випадках, коли потрібно знати не тільки температуру в даний момент, на і весь режим нагріву за тривалий період часу. Самописні мілівольтметри відрізняються від звичайних приладів, що показують тим, що їх стрілка через певні проміжки часу стосується рухається з постійною швидкістю рулонної; паперу. Між стрілкою і папером знаходиться барвна стрічка. Від періодичних ударів дужки приладу по стрілці (через кожні 2 сек.) Ми ролик залишає на папері слід від фарбувальної стрічки у вигляді ряду точок. Ці точки утворюють температурну криву. Температури, вимірювані різними термопарами, записуються різними кольорами. Пересування паперу та періодичний удар стрілки здійснюються сильним годинниковим механізмом або моторчиком.

потенціометризастосовують для точних визначень температури (похибка вимірювання не перевищує ± 5 ° С. Сутність вимірювання температури потенціометром полягає в тому, що електрорушійна сила термопари врівноважується рівної їй по величині, але протилежної за знаком електрорушійної силою від стороннього джерела струму (сухого елемента).

В сучасних термічних цехах для контролю і автоматичного регулювання температури використовують електронні автоматичні потенціометри ЕПД.

Ці прилади, як і всі прилади, що виробляють вимір компенсаційним методом, мають багатовитковому калібрований реохорд, т. Е. Опір з манганінового дроту, виготовленої у вигляді спіралі.

У корпусі приладу розташовані підсилювач, реверсивний двигун з редуктором, реохорд, механізм установки робочого струму, синхронний двигун і інші вузли.

Температура в потенціометра ЕПД записується на дискової діаграмі діаметром 300 мм, повний оборот якої відбувається через 24 години. Діаграма знаходиться на передній частині відкидного кронштейна. Уздовж діаграми пересувається записує стрілка-перо , показує на діаграмі криву ходу температури. Через отвір в діаграмі проходить вісь з яка б показала стрілкою, закріпленої в стрелкодержателе . Для спостереження за показаннями і записом кришка приладу має засклене вікно діаметром 330 мм.

Потенціометри ЕПД можуть працювати при температурі навколишнього повітря від 0 до + 50 ° С і відносній вологості від 30 до 80%.

Пірометри призначені для вимірювання високих температур (до 1300 ° С) на певній відстані від нагрівається об'єкта. Вони поділяються на оптичні, радіаційні, з фотоелементом і т. Д.

Оптичні пірометри засновані на порівнянні яскравості нагрітого тіла з яскравістю еталонного тіла. Наприклад, у пірометрів зі зникаючою ниткою порівнюється інтенсивність випромінювання нагрітого тіла з яскравістю нитки розжарювання лампочки приладу.

Оптичний пірометр з «зникаючою ниткою» представляє собою зорову трубу , всередині якої, є електрична лампочка, що живиться від батареї . Струм, змінюваний реостатом , вимірюється приладом, шкала якого розділена на градуси. Для вимірювання температури трубу наводять на випробуваний об'єкт, наприклад на нагрівається деталь в печі, таким чином, щоб в окулярі було видно світла пляма.

Зі збільшенням сили струму світиться нитка лампочки стає яскравішим, ніж фон, отриманий від нагрітої деталі, а зі зменшенням струму - темніше, ніж фон деталі . Регулюючи реостатом, ток в лампочці, можна зробити так, що зображення нитки на тлі стане непомітним. За відхилення стрілки пірометра визначають температуру нагрівання металу в печах.

Радіаційні пірометри, або ардометри, концентрують теплове випромінювання спостережуваного тіла на термопарі, що знаходиться всередині пирометра.

Прилад являє собою трубу, в якій знаходяться об'єктив (лінза) , діафрагма, термоелемент , з'єднаний з гальванометром і поміщений в скляний балон у вигляді лампи, димчастий фільтр і окуляр.

Радіаційний пірометр наводиться на розпечене тіло, промениста енергія якого збирається лінзою, зосереджуючись на гарячому спае термопари термоелемента. Виникає при цьому термо-е. д. з. вимірюється гальванометром. Пірометр має невелику інерцією і на зміну температури в вимірюваному просторі печі або ванни реагує швидко, т. Е. Практично не відстає від неї. Зміна температури записується автоматично.

Мілліскопи застосовують для швидкого і точного вимірювання температури нагріву рухомого тіла. Найбільш широко вони використовуються для контролю і автоматичного регулювання температури при полум'яної поверхневому загартуванню і при нагріванні т.в.ч.

Мілліскоп- безінерційний прилад. Його можна порівняти з пірометром, які мають нитка розжарення. У пірометра випромінювання тіла, що нагрівається і нитки розжарювання лампочки порівнюються на око, а в мілліскопе - за допомогою фотоелемента, що перетворює світлову енергію в електричну.

Порівняння в мілліскопе проводиться таким чином. перед фотоелементом поміщають диск з отворами, що приводиться в рух електродвигуном . Положення диска і тоелементе (сірчистий свинець) поперемінно виникали зображення тіла, що нагрівається і нитки розжарювання тарований лампи .

У разі рівного розподілу обох випромінювань фотоелемент висвітлюється однаково, отже, напруги рівні. Якщо випромінювання енергії тіла і тарований лампи не рівні, фотоелемент висвітлюється то сильніше, то слабше і в приладі виникає змінний струм, який буде відхиляти стрілку температурного циферблата або вправо або вліво, залежно від нагрівання тіла.

Головка мілліскопа при роботі наводиться на випромінюється тіло, і температура відраховується на шкалою температурного циферблата. Нульовий циферблат призначений для настройки приладу. Розташовані в схемі лампи - зелена і червона - загоряються при відхиленні від заданої температури на ± 5 ° С

Популярний метод діагностики захворювань і запальних процесів - вимірювання температури тіла за допомогою спеціальних приладів - термометрів, званих ще градусником. Залежно від того, яке відхилення отриманого показника від норми, лікар робить прогноз про стан систем організму, визначать інтенсивність необхідної медикаментозної терапії в перші дні лікування. Відповіді на питання, якими термометрами краще користуватися, і на якій ділянці тіла вимірювати температуру, допоможуть зрозуміти, як заміряти її правильно, максимально знизити похибку.

Що таке вимір температури

Термометрія - це сукупність методів і способів, що допомагають виміряти температуру, в медицині - тіла людини. Проводиться порівняння ступеня нагріву об'єкта з абсолютною термодинамічною шкалою. Відхилення від середньої норми в більшу або меншу сторону показують лікаря, що в тілі відбуваються процеси, які порушують його терморегуляцію, наприклад, боротьба з вірусом або запалення. Регулярні вимірювання цього параметра дозволяють контролювати стан хворого, своєчасно підвищувати ефективність лікування, уникнути можливих ускладнень.

Від чого залежить температура тіла

Крім інфекційних заражень і інших зовнішніх факторів (наприклад, переохолодження чи перегрівання), на температурний показник тіла впливають безліч обставин. Різні цифри ви побачите на термометрі, вимірюючи температуру на поверхні шкіри (в пахвовій западині або в пахових складках) або одним з внутрішніх способів (орально або ректально). Крім місця проведення заміру, на показник впливає:

• час проведення маніпуляції (ранок / вечір);
• вік пацієнта;
• період менструального циклу у жінок.

Нормальна температура тіла людини

Фізіологічні показники нормальної температури людського тіла можуть коливатися в межах 36,3 - 37,3 ° С. Норма 36,6 ° С, до якої ми звикли з дитинства, встановлена \u200b\u200bдля вимірювання в пахвовій області, через індивідуальних особливостей може відхилятися в межах 36,4 - 37,0 ° С. Середня ректальна температура (в прямій кишці) становить 37,3-37,7 ° С; температурні діапазони при оральному вимірі, що вважаються здоровими показниками - 36,8 - 37,2 ° С.

Мінімальна температура тіла людини

Організм людини краще пристосований до переохолодження, ніж до підвищення температури. Відхилення від норми в бік нижньої межі до 35 ° С супроводжується сильною слабкістю, після зниження до 29 ° С людина втрачає свідомість. Найнижчий зареєстрований показник, при якому життя переохолодженого пацієнта вдалося врятувати, склав 14,9 ° С. Смерть, як правило, настає при досягненні позначки в 25 ° С.

критична температура

При збільшенні температури потерпілого від перегріву до позначки абсолютної шкали вище 42 ° С і неможливості знизити показник висока ймовірність летального результату. Зафіксовано випадок, коли пацієнту вдалося вижити при перегріванні до 46,5 ° С. Нижня межа в деяких випадках може доходити до 25-26 ° С. При гіпертермії - підвищення показника до 42 ° С і вище - спостерігаються втрата свідомості, галюцинації, марення. Життя пацієнта в цьому випадку загрожує серйозна небезпека, тому необхідно знизити цей біометричний показник будь-яким доступним способом.

У чому вимірюється температура

В системі СІ (міжнародна система одиниць) прийнято дві основні одиниці вимірювання температурних показників - градус Цельсія і градус Кельвіна. Температура тіла в медицині вимірюється за шкалою Цельсія, на якій нуль дорівнює t замерзання води, а сто градусів - станом її кипіння.

Прилади для вимірювання температури

У термометрії використовують спеціальне вимірювальне обладнання - термометр для вимірювання температури тіла. Ще ці прилади називаються градусником. Вони виготовляються з різних матеріалів (скло, пластик), мають свою специфіку і принцип роботи (контактні, безконтактні; цифрові, ртутні, інфрачервоні), похибка вимірювання. У кожного типу цих пристроїв є свої переваги і недоліки.

Класифікація приладів

Основним принципом, за яким класифікують градусники для вимірювання температури тіла - це принцип дії цих вимірювальних приладів. По ньому їх підрозділяють на:

• ртутні;
• цифрові;
• інфрачервоні (для безконтактного методу вимірювання).

Ртутні термометри виготовляються зі скла, працюють за принципом розширення ртуті, що знаходиться в їх скляному резервуарі. При нагріванні від тіла ртутний стовпчик рухається по шкалі вгору, досягаючи позначки, що відповідає t тіла. Цей метод визначення температурних характеристик допомагає отримати високу точність результатів вимірювання, похибка дійсної температури при використанні цього виду градусників становить всього 0,1 градуса.

Поряд з достоїнствами - доступність за ціною, широка область застосування, довговічність, отримання точних вимірювань - у рідинних термометрів з ртуттю є істотні недоліки:

• крихкість корпусу;
• токсичність ртуті (виникає небезпека отруєння, якщо ви випадково пошкодили ртутний резервуар або розбили термометр);
• тривалість вимірювання (до 10 хвилин).

Широко застосовуються цифрові, електронні термометри. Вони можуть мати різний зовнішній вигляд, їх корпус виготовляється із пластику, а визначення температури відбувається за рахунок роботи термодинамічної датчика. Електронні термометри безпечніше ртутних, допомагають отримати швидкий результат вимірювання (протягом однієї хвилини), проте точність показань цих пристроїв значно програє ртутні градусники.

Інфрачервоні прилади для вимірювання температурних показників не вимагають безпосереднього контакту з тілом, час виміру температурної величини займає кілька секунд. Спеціальний датчик виводить на екран цифрову інфрачервону картинку, пристрій вимагає настройки, видає похибка близько 0,2 градуса, є дорогим, часто використовується у випадках, коли пацієнта не можна турбувати.

Спеціально для грудних дітей, які не можуть перебувати в стані спокою тривалий час, винайдені термометри-соски, замасковані під звичайну пустушку. Їх виробляють з силікону, тривалість вимірювання складає близько п'яти хвилин, але це не приносить дитині ніякої незручності. Відхилення від точних даних може досягати 0,3 градуса.

Де міряти температуру

Не всі ділянки тіла мають однаковий показник, в зв'язку з цим існують різні способи вимірювання температури. Для отримання точного визначення стану тіла, цей біометричний показник визначають:

• аксиллярно (термометр встановлюють і утримують робочим кінцем в пахвовій западині);
• орально (вимір здійснюється шляхом зняття рівня теплового випромінювання в роті);
• ректально (в прямій кишці);
• в пахових складках;
• в піхву жінки.

Як правильно міряти

У різних порожнинах і ділянках температурний показник вимірюють за певними правилами. Важливо перевірити технічний стан пристрою, яким ви користуєтеся - замінити батарейку в цифровому градуснику, якщо в цьому є необхідність, налаштувати інфрачервоний, упевнитися в цілісності ртутного. При виникненні сумнівів у достовірності отриманих результатів - наприклад, лоб у дитини гарячий, а пристрій показує нормальну температуру, повторіть процедуру або заміряйте показник на іншій ділянці тіла.

ртутним термометром

Перед використанням ртутного градусника його струшують, щоб збити стовпчик ртуті до мінімального значення на шкалі, менше 35 ° С. Прилад повинен бути сухим і чистим, якщо ви проводите вимір орально або ректально, необхідною умовою використання термометра є його попередня дезінфекція. Для скляних термометрів щоб уникнути їх пошкодження існують правила дбайливого зберігання в футлярі.

При проведенні процедури в пахвовій западині прилад утримують в стані рівноваги, щільно притиснутим до тіла протягом необхідного часу. При оральному вимірі пристрій поміщається під язик, той щільно закривається, дихання здійснюється через ніс. Під час ректального способу виміру пацієнт розташовується в лежаче положення на боці, градусник вводитися через сфінктер в пряму кишку і утримується протягом двох-трьох хвилин.

Час вимірювання температури тіла ртутним термометром

При використанні контактних термометрів, до типу яких відноситься ртутний, важливо час, протягом якого здійснюється вимір. Залежно від місця вимірювання воно становить:

• 5-10 хвилин - для аксиллярного методу;
• 2-3 хвилини - для ректального;
• 3-5 хвилин - для орального.

Електротермометрія

Цифрові засоби вимірювань необхідно використовувати, коли ви хочете отримати точні і швидкі результати. Функція звукового сигналу, якої забезпечені електротермометри, полегшує контроль за проведенням термометрії, оскільки вона сповіщає користувача про завершення процесу виміру. Випускають так звані моментальні термометри, які, завдяки високій чутливості термоелемента, видають результат за 2-3 секунди.

Дистанційне вимірювання температури

Замір температурних показників на відстані - зручне властивість інфрачервоних термометрів. Ці пристрої є результатом високотехнологічних лабораторних розробок, що зумовлює якість їх роботи і точність отриманих даних. Вони не роблять шкідливого впливу на організм, і підходять як для знерухомлених пацієнтів, так і для грудних дітей, що знаходяться в постійному русі.

алгоритм вимірювання

Використовуючи правильний алгоритм вимірювання температури тіла, ви знизите вплив зовнішніх чинників, зможете своєчасно контролювати зміна термопоказателей, тим самим прискорити процес одужання хворого. При будь-якому методі і використанні будь-якого типу контактного термометра, дотримуйтесь правил гігієни і дезінфекції самих приладів. Алгоритм застосування ртутного градусника:

1. Ретельно помийте руки.
2. Дістаньте пристрій з футляра.
3. Обережно, але із зусиллям струсіть його, тримаючи вказівний палець на резервуарі.
4. Переконайтеся, що ртутний стовпчик опустився нижче позначки в 35 ° С.
5. Проведіть завмер.
6. Продезінфікуйте термометр після завершення процедури.
7. Запишіть отримані дані.

Вимірювання температури тіла в пахвовій западині

Дотримуючись наступного алгоритму, ви зрозумієте, як виміряти температуру в пахвовій западині будь-яким термометром, щоб отримати точне значення і не користуватися іншим методом:

• слід вимірювати його кілька разів на добу, через рівні проміжки часу;
• притискайте термометр щільно до тіла, щоб уникнути вільного положення градусника;
• зберігайте нерухоме положення тіла під час процедури;
• письмово фіксуйте верхні і нижні показники протягом доби.

Під який під пахвою потрібно міряти

Фізична чутливість правої і лівої пахвової западини однакова, тому не має значення, яку з них ви будете використовувати для виміру температурних показників. При наявності бажання ви можете кілька разів зняти значення і з правої, і з лівої сторони, щоб упевнитися в тому, що отримаєте в результаті однакові дані. Якщо виникають сумніви в коректності отриманого результату, завжди можна заміряти температуру на іншому чутливому ділянці, в паховій області, наприклад.

В роті

Відповідь на питання, як міряти температуру в роті правильно, полягає в двох наступних основних моментах - положенні градусника і часу вимірювання. Розмістіть прилад під кінчиком язика, щільно притисніть його і зімкніть рот. Для отримання даних утримуйте це положення протягом двох-трьох хвилин, дихайте через ніс, рівно і спокійно. Перед проведенням процедури обов'язково обробіть термометр дезінфекційної серветкою.

Обробка термометрів

Чистий продезінфікований термометр - важлива умова для отримання коректних даних при вимірі показників. Обробку приладу слід проводити після кожної процедури, в домашніх умовах це можна робити за допомогою серветок, просочених будь-яким дезинфікуючим спиртовим складом. Після дезінфекції пристрій протирається насухо і поміщається у футляр для його зберігання.

Відео

Питання 26. Класифікація приладів вимірювання температури. Призначення, пристрій, робота приладу типу «DHK-1» з термометром опору

Класифікація приладів вимірювання температури

Класифікація приладів

Для зміни температур застосовуються контактні і безконтактні методи вимірювання.

Для реалізації контактних методів вимірювання застосовуються:

термометри розширення твердих і рідких тіл (скляні, рідинні, манометричні, біметалічні й дилатометрічні);

термоперетворювачі опору (провідникові і напівпровідникові);

термоелектричні перетворювачі.

Безконтактні вимірювання температури здійснюються пірометрами (квазімонохроматіческімі, спектрального відношення і повного випромінювання.)

Переваги і недоліки

контактні методивимірювання більш прості і точні, ніж безконтактні. Але для вимірювання температури необхідний безпосередній контакт з вимірюваним середовищем і тілом. І в результаті цього може виникати, з одного боку, спотворення температури середовища в місці вимірювання і з іншого - невідповідність температури чутливого елемента і вимірюваного середовища.

безконтактні методивимірювання не мають жодного впливу на температуру середовища або тіло. Але зате вони складніше, і їх методичні похибки суттєво більше, ніж у контактних методів.

Діапазон вимірювань

Серійно випускаються термометри і термоперетворювачі охоплюють діапазон температур від -260 до 2200 ° С і короткочасно до 2500 ° С.

Безконтактні засоби вимірювання температури серійно випускаються на діапазон температур від 20 до 4000 ° С.

Існують безконтактні засоби вимірювання, що дозволяють вимірювати температуру перевищує 4000 ° С.

Опис приладів вимірювання

Термометри скляні

Принцип дії заснований на залежності об'ємного розширення рідини від температури. Відрізняються високою точністю, простотою пристрою і дешевизною. Однак скляні термометри тендітні, як правило, неремонтнопрігодни, не можуть передавати показання на відстань.

Основними елементами конструкції є резервуар з припаяним до нього капіляром, заповнені частково термометрической рідиною, і шкала.

Конструктивно розрізняються паличні термометри зі шкалою, вкладеної всередину скляної оболонки. У кийових термометрів шкала наноситься безпосередньо на поверхню товстостінного капіляра. У термометрів з вкладеною шкалою капіляр і шкальна пластина з нанесеною шкалою укладені в захисну оболонку, припаяну до резервуару.

Скляні термометри розширення випускаються для вимірювання температур від -100 до 600 ° С.

Випускаються також ртутні електроконтактні термометри, призначені для сигналізації або підтримки заданої температури. Термометри випускаються з заданим постійним контактом (ПЗК) або з рухомим контактом (ТПК).

Точність показань термометрів залежить від правильності їх установки. Найважливішим вимогою, що пред'являються при установці, є забезпечення найбільш сприятливих умов припливу тепла від вимірюваного середовища до термобаллон і найменший відведення тепла від іншої частини термометра в зовнішнє середовище. Здебільшого термометри встановлюють в захисну оправу.

манометричні термометри

Манометричні термометри призначені для безперервного дистанційного вимірювання температури рідких і газоподібних нейтральних середовищ в стаціонарних умовах.

Принцип дії заснований на вимірюванні тиску (обсягу) робочої речовини в замкнутому просторі в залежності від температури чутливого елемента.

Основними частинами манометрических термометрівє:

термобаллон (чутливий елемент);

капіляр;

деформаційний манометрический перетворювач, пов'язаний зі стрілкою приладу.

Залежно від агрегатного стану речовини, Що заповнює систему, манометричні термометри діляться на:

рідинні

• парожідкостная (конденсатні).

Як заповнювачі термосістемзастосовуються:

в газових манометрических термометрах - азот;

в рідинних - поліметілоксановие рідини;

в парорідинних - ацетон, метил хлористий, фреон.

Вимірювання температури контрольованого середовища сприймається заповнювачем через термобаллон і перетвориться в зміну тиску, під дією якого манометрична трубчаста пружина за допомогою тяги і сектора переміщує стрілку щодо шкали.

Залежно від виконуваних функційманометрические термометри поділяються на:

показують;

самописні;

комбіновані;

безконтактні, з наявністю пристрою для телеметричної передачі, сигналізації; регулювання або без них.

Залежно від способу з'єднання термобаллона з корпусом термометри можуть бути місцеві і дистанційні.

Залежно від форми діаграми і поля записи самописні термометри підрозділяють на дискові, стрічкові.

Залежно від типу механізму для пересування діаграмних стрічок самописні термометри виготовляють з годинниковим або електричним приводом.

перевагоюманометрических термометрів є:

можливість вимірювання температури без використання додаткових джерел енергії;

порівняльна простота конструкції;

можливість автоматичного запису показань;

вибухобезпечність;

нечутливість до зовнішніх магнітних полів.

До недоліківвідносяться:

відносно невисока точність вимірювання;

труднощі ремонту при розгерметизації вимірювальної системи;

низька міцність капіляра;

невелику відстань дистанційної передачі показань;

значна інерційність.

Основні типи манометричних термометрів:

ТПГ - 100 Ек, ТПГ - 100 Сг - газовий показує сигналізує;

ТКП - 100, ТКП - 160 - конденсаційний показує;

ТЖП - 100 - рідинний показує;

ТГП - 100 - газовий показує.

Термоперетворювачі опору

Термоперетворювачі опору застосовуються для вимірювання температур в межах від -260 до 750 ° С.

Принцип дії заснований на властивості провідника змінювати своє електричний опір зі зміною температури.

Основними частинами термоперетворювача опору є:

чутливий елемент;

захисна арматура;

головка перетворювача з зажимами для підключення і сполучних проводів.

Чутливі елементи мідних термоперетворювачів є дріт, покритий емалевою ізоляцією, яка бифилярно намотана на каркас, або без каркаса, вміщену в тонкостінну металеву оболонку. Чутливий елемент поміщається в захисну арматуру.

Платинова дріт не може бути покрита шаром ізоляції. Тому платинові спіралі розташовують в тонких каналах керамічного каркаса, заповнених керамічним порошком. Він виконує функцію ізолятора, здійснює фіксацію положення спіралей в каналах перешкоджає межвитковое замикання.

Термоперетворювачі опору випускаються для вимірювання температур в діапазоні від -260 до 1100 ° С наступних виконань:

занурюються і поверхневі;

стаціонарні і переносні;

негерметичні і герметичні;

звичайні;

пилозахищені;

водозахищені;

вибухобезпечні;

захищені від агресивних середовищ і інших зовнішніх впливів;

малоіннерціонние, середньої та великої іннерційних;

звичайні і вібростійкі;

одинарні та подвійні;

1-3 класів точності.

Випускаються термоперетворювачі опору наступних номінальних статичних характеристик перетворення:

платинові - 10П, 50П, 100П;

мідні - 10М, 50М, 100М.

Число в умовному позначенні характеристики показує опір термоперетворювача при 0 ° С.

До числа достоїнствслід віднести:

високу точність;

стабільність характеристики перетворювача;

можливість вимірювати кріогенні температури;

можливість здійснення автоматичного запису і дистанційної передачі показань.

До недоліківслід віднести;

великі розміри чутливого елемента, що не дозволяють вимірювати температуру в точці об'єкта або вимірюваного середовища;

необхідність індивідуального джерела живлення;

значна інертність.

термоелектричні перетворювачі

Термометри термоелектричні є чутливими елементами у вигляді двох проводів з різнорідних металів або напівпровідників зі спаяними кінцями.

Його дія заснована на ефекті Зеєбека - поява термоЕРС в контурі, складеному з двох однорідних провідників, спаи яких нагріті до різних температур. При підтримці температури одного з спаїв постійної можна за значенням термоЕРС судити про температуру іншого спаю. Спай, температура якого повинна бути постійною, прийнято називати холодним, а спай, безпосередньо дотичний з вимірюваним середовищем, - гарячим.

У найменуванні термоелектричного перетворювача завжди прийнято ставити на перше місце назва позитивного термоелектрода, а на друге - негативного.

Бувають наступного типу:

ТВР - термоперетворювач фольфрамніевий;

ТПР - термоперетворювач платинородієвий;

ТПП - термопреобразовательплатінородій-платиновий;

ТХА - термоперетворювач хромель-алюмінеевий;

ТХК - термоперетворювач хромель-копелеві;

ТМК - термопреобразовательмедь-копелеві.

Термоперетворювачі розрізняють:

за способом контакту з оточеною середовищем - занурюваної, поверхневі;

за умовами експлуатації - стаціонарні, переносні, разового застосування, багаторазового застосування, короткочасного застосування;

по захищеності впливу навколишнього середовища - звичайні, водозахисні, захищені від агресивних середовищ, вибухозахищені, захищені від інших механічних впливів;

по герметичності до вимірюваної середовищі - негерметичні, герметичні;

по числу термопар - одинарні, подвійні, потрійні;

по числу зон - багатозонні, Однозонна.

Якщо температуру холодного спаю підтримувати постійною, то термоЕРС буде залежати тільки від ступеня нагріву робочого кінця термоперетворювача, що дозволяє отградуировать вимірювальні прилад у відповідних одиницях температури. У разі відхилення температури вільних кінців від градуювального значення, рівного 0, до показань вторинного приладу вводиться відповідна поправка. Температуру вільних кінців враховують для того, щоб знати величину поправки.

Для виведення вільних кінців термоперетворювача в зону з постійною температурою служать подовжувальні термо електродний дроти. Вони повинні бути термоелектричного ідентичні термоелектроди термопреобразователя.

Існує два способи підбору компенсаційних проводів. Перший - дроти, які в парі з відповідним електродом мають термоЕРС. Його застосовують в тих випадках, коли необхідно проводити вимірювання з підвищеною точністю. У разі недефіцитних матеріалів і задовільних експлуатаційних властивостей дроти виготовляють з тих же матеріалів, що і підключається термопара.

Таким чином, щоб визначити вимірювану температуру середовища за допомогою термоелектричного перетворювача, необхідно виконати наступні операції:

виміряти термоЕРС в ланцюзі перетворювача;

визначити температуру вільних кінців;

в вимірювану величину термоЕРС ввести ввести поправку на температуру вільних кінців;

по відомій залежності термоЕРС від температури визначити вимірювану температуру середовища.

Залежно від матеріалу термоелектродів розрізняють:

термоперетворювачі з металевими термопарами з благородних і неблагородних металів і сплавів;

термоперетворювачі з термопарами з тугоплавких металів і сплавів.

Термопари з благородних металів, володіючи стійкістю до високих температур і агресивних середовищ, а також постійної термоЕРС, широко користуються для виміру високих температур в промислових і лабораторних умовах.

Термопари з неблагородних металів і сплавів застосовуються для вимірювання температури до 1000 С.

Гідність цих термопар є порівняно невелика вартість і здатність їх розвивати великі термоЕРС.

Для захисту термоелектродів від механічних пошкоджень і агресивного впливу середовища, а також для зручності установки на технологічному обладнанні застосовують захисну арматуру. Матеріал і виконання арматури можуть бути різними в залежності від призначення і області застосування. Найбільш широко в якості матеріалів використовують високолеговані стали і корозійностійкі жароміцні і жаростійкі сплави на основі заліза, нікелю, хрому і добавок алюмінію, кремнію, марганцю.

пірометри

Про температуру нагрітого тіла можна судити на підставі вимірювання параметрів його теплового випромінювання, що представляє собою електромагнітні хвилі різної довжини.

Термометри, дія яких заснована на вимірі теплового випромінювання, називаються пірометрами.

Вони дозволяють вимірювати температуру в діапазоні від 100 до 6000 ° С і вище.

Фізичні тіла характеризуються або безперервним спектром випромінювання (тверді і рідкі речовини), або виборчим (гази). Ділянка спектру в інтервалі довжин хвиль 0,02 ... 0,4мкм відповідає ультрафіолетового випромінювання, ділянка 0,4 ... 0,76мкм - мабуть випромінювання, ділянка 0,76 ... 400мкм - інфрачервоного випромінювання. Інтегральне випромінювання - це сумарне випромінювання, що випускається тілом у всьому діапазоні довжин хвиль.

Монохроматичним називають випромінювання, що випускається при певній довжині хвилі.

На підставі законів випромінювання розроблені пірометри наступних типів:

сумарного (повного) випромінювання, в яких вимірюється повна енергія випромінювання;

часткового випромінювання (квазімонохроматіческіе), в яких вимірюється енергія в обмеженому фільтром (або приймачем) ділянці спектру;

спектрального розподілу, в яких вимірюється інтенсивність випромінювання фіксованих ділянок спектра.

Призначення, пристрій, робота приладу типу «DHK-1»

Призначення, область застосування

Цифровий сигналізатор граничних значень типу DHK-1 застосуємо для вимірювання температури за допомогою стандартного платинового датчика, приєднаного до його входу, і для сигналізації двох граничних значень. Апарат подає також сигнал розриву або замикання вимірювального опору.

При використанні датчика ТЕР 1003 система придатна для вимірювання температури підшипників.

Датчик можна приєднувати до апарату по двох і трехпроводной системі. При двухпроводном вимірі необхідно користуватися зовнішнім опором для доповнення лінії.

За допомогою наявних на торцевій панелі декадних вимикачів з відбортований коліщатком в області 0-199 ° С з кроком 1 ° С можна встановити два граничних значення, перевищення яких сигналізується наявними на задній панелі релейними виходами і розташованими на передній панелі сигнальними LED. Якщо виміряна величина виходить за межі області вимірювання апарату - як в негативному, так і в позитивному напрямку, - апарат сприймає це як пошкодження вимірювального опору, що також сигналізує за допомогою релейних виходів і наявних на торцевій панеліLED.

Розташований на торцевій панелі індикатор з рідким кристалом забезпечує можливість для безперервного контролю вимірюваної температури.

Виміряна величина може бути відрахував на цифровому індикаторі в області 0-199,9 ° С з точністю до 0,1 ° С. Із застосуванням релейних виходів можна виконувати завдання з управління, використовувати прилад в двохпозиційної регулюючої ланцюга без зворотного зв'язку.

При трипровідні вимірі апарат може сигналізувати пошкодження датчика, при двухпроводном вимірі - пошкодження всієї вимірювальної ланцюга.

Технічні дані

	ТЕР 1003 (Pt, 100 Ом при 0 ° С)
Діапазон температури: Вимірювання сигналізація
вимірювальний струм	не більше 6мА
Напруга на вході в разі розриву	не більше 12В
Струм КЗ лінії	не більше 82мА
Опір лінії при 3-х дротове підключення	не більше 3 * 20 Ом
Опір лінії при 2-х дротове підключення	не більше 2 * 20 Ом
Ел. ємність вимірювальної лінії	не більше 200нФ
Індуктивність вимірювальної лінії	не більше 3мГн
Зміна вимірюваної величини під впливом відхилення лінійних опорів	не більше 1 ° С / 0,3 Ом
Зміна показань під дією температури навколишнього середовища
Гранично допустима похибка: індикації Сигналізації
Релейні виходи: число реле Тип реле Нагружаемость контактів	OmronLY2 (Японія) 34В, 50Гц, 150ВА DC
Діапазон робочих температур	5 ° С до + 45 ° С
Іскробезпека
При вибухонебезпечних умовах не використовувати

Принцип роботи по структурній схемі

1. Вимірювальна ланцюг;

   Аналого-цифровий перетворювач;

   індикатор;

   Кодує пристрій;

   Граничне значення Мах. I;

   Граничне значення Max. II;

   Блок порівняння;

   Гальванічне розділову пристрій;

   Іскробезпечний блок живлення.

Датчик (1) приєднується до вимірювального ланцюга (2) по 2х або 3х провідний системі. Аналогова вимірювальна ланцюг (2) здійснюється диференціальної інтегральною схемою. Вона отримує для аналого-цифрового перетворювача (3) два сигнали: опорний сигнал і сигнал, пропорційний виміру температури.

Аналоговий сигнал, пропорційний зміни температури, перетворюється АЦП (3) в цифровий сигнал. Останній з'являється у вигляді семисегментного коду. Перетворення в семисегментний кодування виконує інтегральна схема типу ICL7106CPL. Семисегментний сигнал приводить в дію індікаторLCD (4). Одночасно з цим, з метою подальшої обробки даних, цей семісегментний сигнал подається на кодує пристрій (5), де перетворюється в сігналBCD. Службовці для установки граничного значення декадні вимикачі (6, 7) з відбортований коліщатком передають встановлену величину також з перетворенням в кодBCD.

Таким чином, в блок порівняння (8) встановлені значення і виміряні в будь-який момент величини надходять у вигляді сигналу BCD.

Зіставлення сигналів виконують бінарні компаратори. Результат порівняння сприймається логічним блоком, який через гальванічний розділовий блок (9) керує реле (RL1, RL2, RL3, RL4) і сигнальними лампаміLED (L1, L2, L3, L4). Тобто, в разі перевищення вимірюваного значення уставкіMax.I, вихідний сигнал з блоку порівняння запалює лампуL1 і подається на релеRL1. Якщо вимірюється значення досягло уставкіMax.II, вихідний сигнал з блоку порівняння запалює лампуL2 і подається на релеRL2. ЛампиL3, L4 і релеRL3, RL4 призначені для сигналізації про коротке замикання і про обрив лінії.

Гальванічне відділення релейних виходів від вимірювального ланцюга здійснюють оптичні пристрої зв'язку високої напруги (оптрони) (знаходяться в 9 блоці). Все, що вимагають напруги харчування, ланцюги - за винятком гальванічних відокремлених ланцюгів для приводу реле - отримують живлення від іскробезпечного блоку живлення (10).

Принципова електрична схема приладу «DHK-1 »

Іскробезпечний блок живлення - 10

Неіскробезпечних блок живлення - 11

Поділ іскробезпечних і неіскробезпечних ланцюгів відбувається за допомогою гальванічної розв'язки, виконаної на основі трьох оптронов (9).

Оптрон складається з фотодіода і фототранзистор.

Оптрон використовується, як для гальванічної розв'язки, так і для узгодження вхідного і вихідного опорів.

(Узгодження вхідного і вихідного опорів. Є підсилювач, у нього є якесь R вих, до нього можна підключити якийсь інший пристрій, у нього естьR вх. ЕсліR вих буде дуже великим, а інше буде дуже маленьким, то потече дуже великий ток (черезR вх). Пристрій згорить. Якщо буде навпаки, то неможливо буде його живити (струм через большоеR вх НЕ потече).)