Общие сведения. Измерение температуры контактными методами

Измерение температуры контактными методами

Курс лекций. Часть 2.

1. Общие сведения

2. Жидкостные термометры расширения

3. Манометрические термометры

4. Термоэлектрические термометры

5. Электрические термометры сопротивления

6. Методы измерения температуры и их ошибки

Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно молекулярно-кинетической теории температура является условной статистической величиной прямо пропорциональной средней кинетической энергии молекул тела (поступательного движения, где Дж/К – постоянная Больцмана).

Измерить непосредственно температуру, как, например, линейные размеры, невозможно. Поэтому температуру определяют косвенно, по изменению физических свойств различных тел, получивших название термометрических. Например, объемное расширение, изменение электрического сопротивления, термо-ЭДС и т.п.

Для определения изменяющегося уровня теплового состояния необходимо иметь температурную шкалу, для построения которой используют две реперные точки и. Обычно это температуры фазового равновесия, которым присваивают произвольные значения и предполагают, что термометрическое свойство используемого в термометре вещества линейно изменяется с температурой:

,

где – коэффициент пропорциональности;.

На этом принципе основаны шкалы Фаренгейта (), Реомюра () и Цельсия ().

В шкале Фаренгейта за начальную точку принимается температура смеси снега с нашатырем или поваренной солью. Температура замерзания воды составляет. В шкалах Реомюра и Цельсия за нуль принимается температура замерзания воды, а температура кипения – и.

Пересчет температур:.

Однако с развитием измерительной техники было обнаружено, что показания термометров расходятся, особенно при высоких и очень низких температурах.

Более точными являются газовые температурные шкалы, например, водородная.

В середине прошлого века Кельвин предложил термодинамическую температурную шкалу, основанную на втором законе термодинамики и не зависящую от свойств термометрического вещества:

Один градус по термодинамической шкале (К) соответствует такому повышению температуры, которое равно 1/100 части работы по циклу Карно между точками плавления льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Соотношение между Кельвином и градусом Цельсия:

В производственной практике сейчас применяется МПТШ-68, установленная для интервала температур от 13,81 до 6300 К. МПТШ-68 базируется на эталонных приборах и 11 реперных точках, которым присвоены точные значения температур. Они воспроизводятся с высокой точностью с помощью фазовых равновесных ряда чистых веществ.

Термометр – это прибор, применяемый для измерения температуры путем преобразования ее в показания или в сигнал, являющийся известной функцией температуры.

Часть термометра, преобразующая тепловую энергию в другой вид энергии, называется чувствительным элементом.

Известные приборы для контроля температуры можно разделить на две большие группы: контактные и бесконтактные.

Термометрическое свойство	Прибор	Пределы длительного применения
нижний	верхний
Тепловое расширение	Жидкостные стеклянные термометры Дилатометрические и биметаллические термометры	-200   -60
Изменение давления	Манометрические термометры	-150
Изменение электрического сопротивления	Электрические термометры сопротивления (метал.) Полупроводниковые тензорезисторы	-200   -270
Термоэлектрический эффект (термо-ЭДС.)	Стандартные термоэлектрические термометры Специальные	-200   -270
Тепловое излучение	Пирометры оптические   Радиационные   Фотоэлектрические   Цветовые

Термокомплектом называют измерительную установку, состоящую из термометра, не имеющего собственной шкалы, и вторичного прибора, преобразующего выходной сигнал термометра в численную величину.

Дата добавления: 2014-01-04