Методи вимірювання температури

МЕТОДИ ВИМІРУ ТЕМПЕРАТУРИ

Для контролю теплових процесів, що відбуваються в машинах і механізмах у процесі експлуатації, регулювання параметрів технологічних процесів, а також при проведенні експериментальних наукових досліджень виникає необхідність виміру температури.

Тепловий стан світла (ступінь його нагрітості) визначається середньою кінетичною енергією поступального руху молекул даного тіла і характеризується температурою.

Вимірювати температуру тіла безпосередньо, як щільність або лінійні розміри, неможливо. Тому її визначають посередньо, зміною фізичних властивостей різних тіл, що одержали назву термометричних. Наприклад, об’ємне розширення; зміна електричних властивостей (електропровідність, термоелектрорушійної сили тощо).

Для визначення наявного рівня теплового стану необхідно мати безперервний ряд значень властивості обраної термометричної речовини. тобто температурну шкалу.

Для зміни деформацій при тензометру ванні використовуються тензометричні прилади і проміжні підсилювачі.

В якості региструючих приборів при тензометруванні застосовуються світлові (шлейфові) і катодні (електронні) осцилографи, магнітографи (с регістрацією на магнітній стрічці) самописи і цифродрукуючі прилади з регістрацією даних на паперовій смужці.

При випробуванні деталей і вузлів машин в ряді випадків виникає необхідність в великій кількості тензовимірювань. Для автоматизації цих вимірів приймаються вимірювачі деформацій типу ІД і цифрові тензометричні мости типу ЦТМ і багатоканальні вимірювальні системи типу СИИТ, які дозволяють автоматизувати виміри від 1... 1000 терморезисторів з швидкодією одного виміру не більше 1,4 секунди.

Для проведення розрахунків на міцність складних об’єктів з великою кількістю вимірів, використовуються вимірвально-інформаційні системи типу ИИС, в складі яких для забезпечення безупинної обробки результатів вводять ЕОМ.

Для контролю теплових процесів, які відбуваються в машинах і механізмах під час експлуатації, регулюванні параметрів технологічних процесів, а також при проведенні експериментальних наукових випробувань, виникає необхідність вимірювання температури.

Тепловий стан тіла (ступінь його нагрітості) визначається середньою кінетичною енергією поступового руху молекул даного тіла і характеризується температурою.

Вимірити температуру тіла безпосередньо, як щільність або лінійні розміри, неможливо. Тому температуру визначають побічно по використанню фізичних якостей різних тіл, які мають назву термометричні. Наприклад, об’ємне розширення, зміна електричних якостей: електропровідності, термоелектрорухаючої сили і т.п.

Для визначення рівня теплового стану, необхідно мати безперервний ряд значень обраної якості термометричної речовини, тобто температурну шкалу.

Для побудови певних температурних шкал звичайно використовують дві постійні реперні точки t₁ і t₂, в якості яких вибирають температури фазової рівноваги однокомпонентних систем.

На цьому критерії засновані шкали Фаренгейта (°F) і Цельсія (°С).

У шкалі Фаренгейта за початкову точку приймається температура суміші снігу з нашатирем або повареною сіллю. Температура замерзання води складає 32°F, температура здорової людини - 100°F, а точка кипіння води - 212°F.

У шкалі Цельсія температура замерзання води приймається рівною 0^°С, а температура кипіння 100°С.

Вказані шкали могуть бути перераховані по формулі:

(2.18)

У якості термометричних речовин для вказаних шкал застосовується спирт, ртуть і інші.

Кельвін запропонував термодинамічну температурну шкалу, яка базується на другому законі термодинаміки і не залежить від якостей термометричної речовини. У вказаній шкалі за нульове значення прийнята температура абсолютного нуля. Один градус по термодинамічній шкалі (градус Кельвіна) відповідає такому підвищенню температури, яке дорівнює 1/100 частини роботи по циклу Каро між точками плавлення льоду і кипіння води при нормальному атмосферному тиску. Одиниця Кельвіна визначена як 1/276,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води.

Між Кельвіном і градусом Цельсія існує слідуюче співвідношення:

К = °С + 273,15 (2.19)

У практиці технічних вимірювань використовується міжнародна практична температурна шкала 1968 р. (МПТШ – 68), встановлена для інтервалу температур від 13,81 до 6300 К.

В науково-технічній і виробничій практиці для вимірювання температури твердих, рідких і газоподібних речовин використуються різноманітні пристрої використовуючи різні термометричні якості і маючих назву термометр.

2.5.1. Термометри розширення

Скляні рідинні термометри базуються на залежності між температурою і обємом термометричної рідини заключній у скляну оболонку. У якості термометричної рідини застосовується: ртуть, толуол, етиловий спирт, керосин, пентал і т.п. Відлік температури робиться по шкалі вкладеній або нанесеній безпосередньо на корпусі термометра.

Границі вимірів ртутних термометрів – 35... +750°С, з органічним заповнювачем – 200... +300°С.

Скляні термометри випускаються різного призначення (лабораторні, технічні, побутові і т.п.) з різною погрішністю вимірів (±0,01... ±0,1°С).

БІМЕТАЛЕВІ І ДИЛАТОМЕТРИЧНІ термометри. В основі принципу дії лежить властивість твердих тіл в різному ступеню змінювати свої лінійні розміри при зміні їх температур (латунь, нікелеві сталі, сплав інвар, плавлений кварц и т.п.).

У біметалевих термометрах в якості чуттєвого елементу та використовується двошарова пластина, яка складається з латуні і інвару. При збільшенні температури вільний кінець пластини вигинається в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення (в бік інвару). По величині цього переміщення судять про температуру.

Цей тип пристроїв часто використовується як термореле в системі сигналізації і автоматичного регулювання.

В дилатометричних датчиках температури принцип дії базується на зміні різниці подовжень чуттєвого елементу виконано в вигляді трубки (латунь, нержавіюча сталь) і стрижня (інвар, кварц), який знаходиться в середині її пропорційно прирощенню температури середовища, що вимірюється. Отримане прирощення трансформується перетворювачем в пневматичний або електричний сигнал. Клас точності пристрою 1,5 і 2,5, діапазон вимірюємих температур -30... +1000°С.

МОНОМЕТРИЧНІ ТЕРМОМЕТРИ. Принцип дії засновано на використанні залежності між температурою і тиском термометричного речовини (газу, рідини), який заповнює герметично замкнену термосистему термометра.

Чуттєвим елементом термометра являється манометрична пружина, яка виконана в вигляді порожньої металевої (сталь, латунь, бронза) вигнутої трубки, вільний кінець якої (з’єднаний зі стрілкою) в процесі деформації пружини (при зміні тиску в ній) переміщується.

Клас точності 1,0; 1,5; 2,5 і 4,0 при роботі в інтервалі температур від 5 до 50 °С.

Використовуючи для контролю температури води, повітря, рідкого і газоподібного палива.

Дата добавления: 2017-02-01