2. 1 Манометрические термометры (газовые, жидкостные, конденсацион-ные)

Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления термометрического вещества в герметически замкнутом объеме от температуры. Термосистема маномет­рического термометра рисунок 1.87 состоит из термобаллона 1, капилляра 2 и манометрической пружины, один ко­нец которой соединен с капилляром, а другой, запаянный конец пружины соединен со стрелкой измерительного прибора 3. Газовые манометрические термомет­ры предназначены для измерения тем­пературы от минус 200 до плюс 600 °С. В ка­честве рабочего вещества в газовых термометрах применяется азот. Зави­симость давления газа от температу­ры при постоянном объеме описывает­ся линейным уравнением p_t=p₀(1+βt), где p_t и р_о — давление газа при тем­пературах 0 и °С; β - температурный коэффициент расширения газа, β=1/273, или 0,00366 К^-1.Изменение температуры окружаю­щего воздуха будет влиять на расширение рабочего вещества в капилляре и манометрической пружине, что бу­дет вызывать изменение давления в термосистеме и соответствующее изме­нение показаний термометра.

Жидкостные манометрические тер­мометры предназначены для измере­ния температуры от минус 150 до плюс 300°С. В качестве рабочего вещества, запол­няющего термосистему, применяют ртуть, пропиловый спирт, метаксилол и другие жидкости. Рабочее вещество жидкостных манометрических термо­метров практически несжимаемо. По­этому изменение объема рабочей жид­кости в термобаллоне при изменении температуры на величину, соответст­вующую диапазону измерения, вызовет такое увеличение давления в тер­мосистеме, при котором манометри­ческая пружина изменит свой внутрен­ний объем на величину изменения объ­ема жидкости. Давление, при котором это будет иметь место, зависит от жесткости пружины и для различных манометрических пружин может быть различным.

Конденсационные манометрические термометры предназначены для изме­рения температур от минус 50 до плюс 300°С. Термобаллон термометра примерно на 3/4 заполнен низкокипящей жидкостью, а остальная часть заполнена насы­щенным паром этой жидкости. Коли­чество жидкости в термобаллоне дол­жно быть таким, чтобы при макси­мальной температуре не вся жидкость переходила в пар. В качестве рабочей жидкости применяются фреон-22, про­пилен, хлористый метил, ацетон и этилбензол. Капилляр и манометри­ческая пружина заполняются, как пра­вило, другой жидкостью. Давление в термосистеме конденсационного ма­нометрического термометра будет рав­но давлению насыщенного пара рабо­чей жидкости, определяемому в свою очередь температурой, при которой находится рабочая жидкость, т. е. тем­пературой измеряемой среды с поме­щенным в нее термобаллоном. Эта зависимость давления насыщения пара от температуры имеет нелинейный вид, она однозначная, когда измеряемая температура не превышает критичес­кую.

2.2 Логометр (конструкция, принцип работы).

Логометр — магнитоэлектрический электроизмерительный прибор для измерения отношения сил двух электрических токов. Подвижная часть выполнена в виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Принцип действия Логометр основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Логометр величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол.

Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита эллиптической формы (неподвижной частью логометра), создаётся вращающий момент, который передвигает стрелку прибора. Когда токи в обеих рамках равны, их вращающие моменты равны, стрелка прибора занимает нулевое положение. Если токи различны, подвижная часть прибора перемещается таким образом, что рамка с большим током оказывается в положении с большим зазором постоянного магнита (из-за его эллиптичности). В результате вращающий момент, создаваемый рамкой, уменьшается и становится равным вращающему моменту рамки с меньшим током. Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности, ёмкости, температуры.

Устройство магнитоэлектрического логометра (а) и схема омметра с магнитоэлектрическим логометром (б): M1, M2 — вращающие моменты; l1, I2 — токи в цепях омметра; U — источник питания; r0 — сопротивление рамок логометра; r1 — омическое сопротивление; rx — измеряемое сопротивление; 1, 2 — рамки логометра; 3 — сердечник; 4 — постоянный магнит.