Методы и средства измерения температуры
Температура – один из важнейших параметров технологических процессов. Она обладает некоторыми принципиальными особенностями, что обусловливает необходимость применения большого количества методов и технических средств для ее измерения.
Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела, которая может быть определена как параметр теплового состояния. Значение этого параметра обусловливается средней кинетической энергией поступательного движения молекул данного тела. При соприкосновении двух тел, например газообразных, переход тепла от одного тела к другому будет происходить до тех пор, пока значения средней кинетической энергии поступательного движения молекул этих тел не будут равны.
С изменением средней кинетической энергии движения молекул тела изменяется степень его нагретости, а вместе с тем изменяются также физические свойства тела.
Термометр – это прибор, применяемый для измерения температуры твердых, жидких и газообразных сред, использующих различные термометрические свойства.
Термометрическими признаками могут быть изменения:
· объёма газа или жидкости,
· электрического сопротивления тел,
· разности электрического потенциала на границе раздела двух проводящих тел
Соответствующие этим признакам приборы для измерения температуры (термометры) будут: газовый и ртутный термометры, термометры, использующие в качестве датчика термосопротивление или термопару.
|
|
|
По принципу действия все термометры делятся на следующие группы, которые используются для различных интервалов температур:
· Термометры расширения от – 260 до +700 °С, основанные на изменении объемов жидкостей или твердых тел при изменении температуры.
· Манометрические термометры от – 200 до +600 °С, измеряющие температуру по зависимости давления жидкости, пара или газа в замкнутом объеме от изменения температуры.
· Термометры электрического сопротивления стандартные от —270 до +750 °С, преобразующие изменение температуры в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников.
· Термоэлектрические термометры (или пирометры), стандартные от —50 до +1800 °С, в основе преобразования которых лежит зависимость значения электродвижущей силы от температуры спая разнородных проводников.
· Пирометры излучения от 500 до 100000 °С, основанные на измерении температуры по значению интенсивности лучистой энергии, испускаемой нагретым телом,
· Термометры, основанные на электрофизических явлениях от -272 до +1000 °С (термошумовые термоэлектрические преобразователи, объемные резонансные термопреобразователи, ядерные резонансные термопреобразователи).
|
|
|
Часть термометра, преобразующая тепловую энергию в другой вид энергии, называется чувствительным элементом.
Различают термометры контактные (рисунок 1.1) и бесконтактные. Чувствительный элемент контактного термометра входит в непосредственное соприкосновение с измеряемой средой.
Способу измерения температуры контактным методом присущи определенные недостатки:
· температурное поле объекта искажается при введении в него термоприемника;
· температура преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта;
· верхний предел измерения температуры ограничен свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики.
а б в г
Рисунок 1.1 Контактные устройства для измерения температуры: а – комнатный термометр с наружной шкалой; б – лабораторный термометр с вложенной шкалой; в – газовый термометр; г – схема термопары.
Кроме того, ряд задач измерения температуры в недоступных вращающихся с большой скоростью объектах не может быть решен контактным способом.
Бесконтактный способ основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой через лучеиспускание и воспринимаемой на некотором расстоянии от исследуемого объема, что относится к достоинствам данного метода.
|
|
|
Однако этот способ менее чувствителен, чем контактный. Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрами излучения (ПИ) или просто пирометрами.
Разработаны пирометры следующих типов:
· пирометр суммарного (полного) излучения (ПСИ) – измеряется полная энергия излучения;
· пирометр частичного излучения (ПЧИ) – измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участке спектра;
· пирометры спектрального отношения (ПСО) – измеряется отношение энергий фиксированных участков спектра.
Пирометры излучения градуируются по АЧТ (абсолютно черному телу), поэтому при их применении в реальных условиях получаются значения температур, в большинстве случаев отличающиеся от действительных и получившие название условных (Тусл). Для перехода от условной температуры к действительной в показания вводятся соответствующие поправки.
В зависимости от типа пирометра различаются: радиационная, яркостная и цветовая температуры.
В зависимости от решаемых задач, вида материала линзы (интервала пропускаемых длин волн), чувствительности приемника излучения, реализуются конкретные конструкции приборов в виде стационарных или переносных ПИ, в состав которых входят те или иные структурные составляющие.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 496; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!