Слайд 1ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Преподаватель ВО УПЦ
Смирнов В.А.
Слайд 2Температурой называется физическая величина характеризующая
тепловое состояние тела и пропорциональна средней
кинетической энергии молекул тела.
Слайд 3Шкала Цельсия
В 1742 году шведский ученый Андерс Цельсий
разработал температурную шкалу, которой
мы пользуемся до настоящего
времени в
бытовых целях
(шкала Цельсия).
Слайд 4Реперные точки
0 – тройная точка воды;
100 –
точка кипения воды;
1/100 была принята за
единицу измерения и получила название градус Цельсия (°С).
Слайд 5Термодинамическая шкала
В 1848 году английский физик лорд Кельвин предложил
точную и равномерную шкалу
получившую название термодинамической шкалы
(шкалы Кельвина).
Слайд 6Термодинамическая шкала начинается с абсолютного
нуля (абсолютным нулем считается температура при которой отсутствует движение
молекул, давление газа равно нулю).
Температура обозначается (Т),
градус (К).
Слайд 7Связь между температурами t по
Цельсию и Т по Кельвину
определяется следующим уравнением:
t = T – 273,16.
Слайд 9Для практических целей, связанных с измерением
температуры, принята Международная практическая температурная шкала (МПШТ-68), которая
является обязательной для метрологических органов. Она применяется для градуировки всех приборов, предназначенных для измерения температуры.
Слайд 12Для измерения температуры используется явление
изменения физических параметров тел при
их нагревании.
Изменение объема тела, его линейных размеров или электрических параметров может служить мерой измерения температуры.
Слайд 13Приборы для измерения температуры подразделяются:
жидкостные
стеклянные термометры;
- стержневые или дилатометрические термометры;
биметаллические
термометры;
Слайд 14Приборы для измерения температуры подразделяются:
манометрические
термометры;
термоэлектрические термометры (термопары);
термометры сопротивления;
пирометры излучения.
Слайд 15Жидкостные стеклянные термометры
Слайд 16Жидкостные термометры представляют собой устройство,
в котором расширяющаяся под воздействием
тепла жидкость поднимается по капиллярному столбику.
По величине подъема жидкости судят о температуре среды, в которую погружен термометр.
Слайд 17Диапазон измерения
от – 90 до + 650°С
Слайд 18Жидкостные стеклянные термометры конструктивно делятся на:
палочные;
-
технические со вложенной шкалой;
Слайд 19В качестве термометрической жидкости применяют
органические наполнители: ртуть, толуол, этиловый спирт,
керосин, пентан.
Слайд 20Жидкостные термометры состоят из резервуара с
жидкостью, капиллярной трубки, присоединенной к
резервуару и закрытой с противоположного конца, шкалы и защитной оболочки.
Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки.
Слайд 21Чувствительность жидкостных термометров зависит от
размеров резервуара, капилляра и применяемой
термометрической жидкости.
Слайд 22Наибольшее распространение получили ртутные термометры благодаря
своей простоте, сравнительно высокой точности
измерения.
Диапазон измерения температур
от -35 °С до +650 °С.
Слайд 24К дилатометрическим термометрам относятся стержневой
и пластинчатый (биметаллический) термометры, действие которых
основано на относительном удлинений под влиянием температуры двух твердых тел, имеющих различные температурные коэффициенты линейного расширения.
Слайд 26Стержневой термометр имеет закрытую с
одного конца трубку, помещаемую в
измеряемую среду и изготовленную из материала с большим коэффициентом линейного расширения.
В трубку вставлен стержень, прижимаемый к ее дну рычагом, скрепленным с пружиной.
Слайд 27Стержень изготовлен из материала с
малым коэффициентом расширения. При изменении
температуры трубка изменяет свою длину, что приводит к перемещению в ней стержня, сохраняющего почти постоянные размеры и связанного посредством рычага с указательной стрелкой прибора.
Слайд 28Средние температурные коэффициенты линейного расширения материалов
Слайд 29Пластинчатый термометр состоит из двух спаянных
между собой по краям металлических
полосок, из которых одна полоска имеет большой коэффициент линейного расширения, а другая - малый. Биметаллическая пластина в зависимости от температуры меняет степень своего изгиба, величина которого при помощи тяги, рычага и соединенной с ним стрелки указывается по шкале прибора.
Слайд 32Действие манометрических термометров основано на зависимости
давления жидкости, газа или пара
с жидкостью в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры.
Слайд 34В зависимости от заключенного в термосистеме
рабочего вещества манометрические термометры разделяются
на газовые, жидкостные и конденсационные.
Слайд 35Термосистема прибора, заполненная рабочим веществом,
состоит из термобаллона, погружаемого в
измеряемую среду, манометрической трубчатой пружины, воздействующей посредством тяги на указательную стрелку, и капилляра, соединяющего пружину с термобаллоном.
Слайд 36При нагреве термобаллона увеличение давления
рабочего вещества передается через капилляр
трубчатой пружине и вызывает раскручивание последней до тех пор, пока действующее на нее усилие, не уравновесится силой ее упругой деформации.
Слайд 37Дополнительные погрешности манометрических термометров
барометрическая, связанная с
изменением атмосферного давления;
температурная (у газовых и жидкостных
термометров), возникающая при колебаниях температуры окружающего воздуха;
гидростатическая (у жидкостных и конденсационных термометров), появляющаяся при установке термобаллона и пружины на разных высотах.
Слайд 38Газовые манометрические термометры
Газовые манометрические термометры заполняются
азотом.
Диапазон измерения до 600°С.
Класс точности
1 и 1,5.
Слайд 39На показания газовых термометров оказывают
влияние отклонения температуры воздуха, окружающего
пружину и соединительный капилляр.
Для уменьшения температурной погрешности внутренний объем термосистемы выбирают таким, чтобы объем термобаллона в несколько раз превышал общий объем пружины и капилляра.
Слайд 40Газовые манометрические термометры часто выполняются
с температурной компенсацией. Для этого
между подвижным концом пружины и указательной стрелкой включается небольшая изогнутая дилатометрическая пластинка (компенсатор).
Слайд 41Газовые термометры изготовляются с длиной
капилляра 1,6 - 40 м.
Слайд 42Жидкостные манометрические термометры
Жидкостные манометрические термометры заполняются
органическими жидкостями.
Температурная погрешность несколько
больше, чем у газовых, поэтому длина капилляра у них не превышает 10 м.
Слайд 43Для уменьшения барометрической погрешности термометры
заполняются жидкостью при начальном давлении
1,5 -
2 МПа.
Гидростатическая погрешность устраняется путем изменения корректором нуля начального положения конца трубчатой пружины (указательной стрелки) после установки прибора.
Слайд 44Конденсационные манометрические термометры.
Конденсационные манометрические термометры
имеют в качестве рабочего вещества
низкокипящие органические жидкости (хлористый метил, ацетон и фреон).
Слайд 45Термобаллон конденсационных термометров на 2/3
залит рабочей жидкостью, над которой
находится образующийся из нее насыщенный пар.
Капилляр и пружина термометра заполнены той же жидкостью, что и термобаллон. Для обеспечения постоянного заполнения капилляра жидкостью конец его опускается до дна термобаллона.
Слайд 46Конденсационные термометры имеют узкий диапазон
показаний и неравномерную шкалу, сжатую
вначале.
Слайд 47Жидкостные и конденсационные манометры предназначены
для измерения и сигнализации температуры
в диапазоне
до 300 °С.
Слайд 48Класс точности:
- жидкостных 1,5;
- конденсационных 2,5.
Слайд 50Действие термометров сопротивления основано на
изменении электрического сопротивления металлических проводников
в зависимости от температуры.
Слайд 51Термометры сопротивления изготавливаются двух видов:
платиновые (ТСП);
медные (ТСМ).
Слайд 52Термометр сопротивления состоит из чувствительного
элемента и арматуры которая защищает
его от вредного воздействия окружающей среды, обеспечивает необходимую прочность термометра и возможность закрепления его в месте установки.
Слайд 53Чувствительный элемент термометра представляет собой платиновую
или медную спираль из тонкой
проволоки, помещенную в фарфоровую трубку.
С торцов трубка плотно закрыта пробками.
К концам спирали припаяны выводные провода.
Слайд 55Чувствительный элемент вставлен в стальной защитный
чехол наружным диаметром 10 мм.
Выводные
провода изолированы фарфоровыми бусами. Свободное пространство чехла заполнено окисью алюминия. Защитный чехол присоединен к водозащищенной головке. В головке выводные провода припаяны к двум винтовым зажимам для подключения внешних проводов.
Слайд 57Длина чувствительного элемента у платиновых термометров
сопротивления составляет 30 - 120 и
у медных 60 мм.
Слайд 58Термометры сопротивления бывают одинарные и
двойные, в последнем случае в
общем защитном чехле расположены два одинаковых чувствительных элемента, подключаемых к двум отдельным вторичным приборам, установленным в разных местах.
Слайд 59Достоинства:
высокая точность измерения, возможность получения
приборов с безнулевой шкалой на
узкий диапазон температур, легкость осуществления автоматической записи и дистанционной передачи показаний и возможность присоединения к одному вторичному прибору при помощи переключателя нескольких однотипных термометров.
Слайд 60Недостатки:
потребность в постороннем источнике тока.
Слайд 62 Явление термоэлектричества
было открыто
немецким физиком
Т. Зеебеком в 1821
Слайд 63Если соединить два проводника (термоэлектрода), чтобы они
образовали замкнутую электрическую цепь, и затем
поддерживать места контактов
(спаи) при различной
температуре, то в цепи будет
протекать постоянный ток.
Слайд 64Электродвижущая сила, вызывающая этот ток, называется
термоЭДС и зависит от
материала термоэлектродов и разности температур спаев.
Слайд 65Контакт (спай), помещаемый в измеряемую среду,
называется рабочим или горячим, а
в месте подключения термопары к измерительному прибору – холодный или свободный.
Слайд 66Термоэлектроды термометра обозначаются знаками +
и — . Положительным термоэлектродом считается тот,
по которому ток течет от рабочего конца к свободному.
Слайд 67В обозначениях термопар первым указывается положительный
электрод.
На условных графических изображениях положительный
электрод обозначается тонкой линией, отрицательный – толстой.
Слайд 68Рабочий конец термометров в большинстве случаев
образуется скруткой и сваркой концов термоэлектродов
в пламени электрической дуги или гремучего газа.
Иногда применяется спайка концов термоэлектродов серебряным припоем.
Слайд 69Измерение температуры с помощью термопары:
рабочий
спай поместить в контролируемую среду,
а температуру свободного спая стабилизировать;
измерить термоЭДС развиваемую термопарой;
иметь градуировочную характеристику;
Слайд 70Зависимость термоЭДС от температуры рабочего
спая при нулевой температуре свободных
концов называется номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ).
Слайд 73Спасибо за внимание.
Преподаватель ВО УПЦ
Смирнов В.А.