Приборы для измерения температуры

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Лабораторная работа №1

Цель работы: изучить элементы систем управления такие, как датчики, коммутационные устройства, исполнительные устройства, клапаны.

Температура - это значение теплового состояния гомогенного вещества, т.е. величина средней кинетической энергии его молекул.

Тесный температурный контакт необходим между двумя телами для того, чтобы они приняли одинаковую температуру (выравнивание температуры). Измеряемое тело должно находится в максимально тесном контакте, который возможен, с термометром.

Известнейшие методы измерения температуры базируются на свойствах веществ и тел, изменяющихся в зависимости от температуры.

Для измерения температуры применяют термометры расширения, сопротивления, термопары и манометрические термометры.

Термометры расширения служат для контроля температуры помещения, наружного воздуха и т. п. Чувствительный элемент представляет собой баллон с жидкостью, при нагревании которого жидкость расширяется и ее столбик поднимается в отсчетном устройстве. Положение конца столбика относительно шкалы термометра соответствует температуре среды, в которой находится баллон.

Термометры сопротивления (ТС) применяют в системах, где требуется дистанционная передача показаний. Принцип работы таких термометров основан на свойстве металлов изменять удельное сопротивление при изменении температуры.

Чувствительные элементы термометров сопротивления выполняют из медной (термометры сопротивления медные – ТСМ) или платиновой (ТСП) проволоки, намотанной на каркас.

Каркас с чувствительным элементом 1 (рисунок 1) помещен в корпус защитной арматуры, выполняемый, как правило, из нержавеющей стали. Провода проходят в изолирующих керамических бусах 3 и подсоединяются к клеммам 5 головки термометра. К линии связи термометр подсоединяют через сальниковое уплотнение 4. На технологическом оборудовании термометр вставляют в гнездо и укрепляют штуцером 6.

1– чувствительный элемент; 2– корпус; 3– бусы; 4– уплотнение; 5– клеммы; 6– штуцер.   Рисунок 1 – Термометр сопротивления

Термометры сопротивления предназначены для измерения температур от –200 до +650° С, монтажная длина их до 2 м. Применение термометров сопротивления ограничено сравнительно низким диапазоном измерения и большими размерами каркаса чувствительного элемента (до 100 мм), не позволяющими измерять температуру в точке.

Термопары применяют для измерения температур в пределах до 1800° С. Действие термопары основано на следующем принципе. Если спаять два стержня из различных металлов, а затем спаянный (горячий) и свободные (холодные) концы поместить в среды с различными температурами, то между свободными концами стержней появляется разность потенциалов. Свободные концы стержней соединяют с приемником тока и получают электрическую цепь, в которой находится источник э. д. с.

1 – корпус; 2 – фланец; 3 – головка с уплотнением   Рисунок 2–Термопара ХК

Величина термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.)в цепи зависит от разности температур, в которые помещены свободные и спаянный концы термопары, и от свойств металлов или сплавов, из которых изготовлены стержни.

В промышленности применяют термопары из сплавов: хромель-копель (ХК), хромель-алюмель (ХА), платинородий-платина (ПП), платинородий (ПР).

Термопара устроена аналогично термометру сопротивления (рисунок 2). Чувствительный элемент, помещенный в корпус 1, представляет собой спай термоэлектродов, изготовленных из указанных выше металлов или сплавов, припаянный к серебряному диску (горячий конец). Термоэлектроды выведены через каналы изолирующих бус на клеммы головки 3 термопары. К корпусам аппаратов или трубопроводов термопару крепят штуцерами или фланцами.

Биметаллические термометры Полоска из двух свальцованных друг с другом пластин из металлов с различными коэффициентами расширения (биметалл), искривляется при изменении температуры (рисунок 3). Искривление находится в приблизительной пропорции с температурой.

Рисунок 3 – Схема биметаллического термометра  

Биметаллическая пластина легла в основу двух различных измерительных элементов:

- винтовая пружина

- спиральная пружина

В результате механической деформации биметаллических пластин при изменении температуры в указанных элементах возникает вращательное движение. Если внешний конец биметаллической измерительной системы жестко закреплен, то другой конец без промежуточного элемента проворачивает вал указательной стрелки. Диапазоны показаний лежат между -70 °C и + 600 °C при измерениях с классом точности 1 и 2.

Манометрические термометры применяют для измерения температуры в зоне аппарата. Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости между температурой и давлением жидкости или газа при постоянном объеме. Измерительная система состоит из погружаемого элемента (рисунок 4), капиллярного провода и трубчатой пружины в корпусе.

Рисунок 4 – Схема манометрического термометра

Данные элементы соединены в единое устройство, которое под давлением заполнено инертным газом. Изменение температуры влечёт изменение объема или внутреннего давления в погружаемом устройстве. Давление деформирует измерительную пружину, отклонение которой передается с помощью стрелочного механизма на стрелку. Колебания температуры окружающей среды не принимаются во внимание, так как для компенсации между стрелочным механизмом и измерительной пружиной встроен биметаллический элемент. Диапазоны показаний лежат в пределах между -200 °C и + 700 °C

Приборы для измерения давления

Дата добавления: 2015-04-29