Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
gusev_MSIIK_otvety.doc
Скачиваний:
79
Добавлен:
25.09.2019
Размер:
879 Кб
Скачать
☆

25 Газовые и конденсационные термометры. Принцип действия, область применения, диапазон, точность

Конденсационные

Конденсационные термометры реализуют зависимость упругости насыщенных паров низкокипящей жидкости от температуры. Поскольку эти зависимости для используемых жидкостей (хлористый метил, этиловый эфир, хлористый этил, ацетон и др.) нелинейные, следовательно, и шкалы термометров неравномерны. Однако эти приборы обладают более высокой чувствительностью, чем, например, газовые жидкостные. В конденсационных термометрах измеряют давление насыщенного пара над поверхностью жидкости, неполно заполняющей термосистему, т.к. изменение давления происходит непропорционально - приборы имеют неравномерные шкалы. Пределы измерений от -25 до 300 С.

Газовые

В основу принципа действия газового термометра положена зависимость между температурой и давлением термометрического (рабочего) вещества, лишенного возможности свободно расширяться при нагревании. Газовые манометрические термометры основаны на зависимости температуры и давления газа, заключенного в герметически замкнутой термосистеме. В газовых термометрах (обычно постоянного объема) изменение температуры прямо пропорционально давлению в диапазоне измеряемых температур от - 120 до 600 °С. На измерении температуры газовыми термометрами построены современные температурные шкалы. Процесс измерения заключается в приведении баллона с газом в состояние теплового равновесия с теплом, температуру которого измеряют, и в восстановлении первоначального объема газа. Газовый термометр высокой точности - довольно сложное устройство. Необходимо учитывать не идеальность газа, тепловое расширение баллона и соединительной трубки, изменение состава газа внутри баллона (сорбцию и диффузию газов), изменение температуры вдоль соединительной трубки.

Достоинства: шкала прибора практически равномерна.

Недостатки: сравнительно большая инерционность и большие размеры термобаллона.

26 Электрические контактные термометры. Принцип действия, область применения, диапазон, материалы.

Приборы или устройства, служащие для измерения температур и состоящие из электроизмерительного прибора с подключенным к нему термометром сопротивления, называются электрическими термометрами сопротивления. Электрические термометры широко применяются в промышленности для измерения температур в пределах от - 260 до 750 С.

Принцип действия термометров сопротивления основам на свойстве веществ менять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. Как показывает практика, большинство чистых металлов при нагреве на 1 °С увеличивает свое сопротивление в среднем на 0,4-0,6 %, а окислы металлов (полупроводники) и водные растворы солей и кислот при нагревании, наоборот, уменьшают свое сопротивление. Причем изменение сопротивления полупроводников от температуры происходит в 5-10 больше, чем у чистых металлов. За счет этого свойства полупроводниковых материалов наряду с термометрами сопротивления из чистых металлов широко применяются полупроводниковые терморезисторы.

Термометры сопротивления из чистых металлов изготавливаются обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе. Эту обмотку, являющуюся тсплочувствительным элементом термометра, в целях предохранения от внешних воздействий заключают в защитную арматуру. При измерении температуры термометр сопротивления полностью погружают к среду, температура которой определяется. При этом, если известна зависимость сопротивления от температуры, то по его изменению судят о температуре измеряемой среды.

Для измерения сопротивления термометров в лабораторных условиях обычно применяют уравновешенные и неуравновешенные мосты, а при точных измерениях - потенциометры. В промышленных условиях термометр сопротивления работает в комплекте с автоматическими уравновешенными мостами и логометрами.

Так как обмотка термометра сопротивления занимает сравнительно много места, то с его помощью нельзя измерить, температуру в отдельной точке, как, например, у термопар, что в определенной мере ограничивает возможность их применения. Однако, термометры сопротивления являются незаменимым средством, когда требуется измерить среднюю температуру какой-либо среды или участка поверхности.

К числу достоинств электрических термометров сопротивления следует также отнести:

•       высокую степень точности измерения температуры;

•      возможность градуировки шкалы прибора на любой допустимый измеряемый температурный интервал;

•      возможность централизации контроля температуры путем подсоединения нескольких термометров сопротивления к одному измерительному прибору;

•      возможность автоматической записи и дистанционной передачи сигнала измеряемой температуры.

Материалы, используемые в термометрах сопротивления

Материал, предназначаемый для изготовления теплочувствительного элемента термометров сопротивления, должен отвечать ряду требований. Он должен быть химически инертным и не изменять своих физических свойств, не окисляться и не поддаваться иным вредным воздействиям при нагревании. Температурный коэффициент электросопротивления (ТКС) должен быть по возможности большим. Зависимость изменения сопротивления материала от изменения температуры должна быть близка к линейной.

Химическая инертность материала, предназначенного для изготовления термометров сопротивления, должна быть значительно выше, чем у термопар. Т.к. незначительное уменьшение сечения проволоки от химического воздействия среды будет вносить непоправимую погрешность в измерения из-за изменения электрического сопротивления термочувствительного элемента.

Приведенным выше основным требованиям, предъявляемым к материалам для термометров сопротивления, из числа чистых металлов удовлетворяют только платина, медь, никель и железо.

Платина обладает всеми основными свойствами, предъявляемыми к материалам для термометров сопротивления. В связи с этим она является незаменимым материалом не только для образцовых и технических термометров, но также и для эталонных, предназначаемых, как известно, для интерполяции международной температурной шкалы в интервале от - 190 до 660°С.

Теплочувствительный элемент технических термометров сопротивления обычно изготовляется из тонкой платиновой проволоки (диаметром от 0.05 до 0,07 мм) или ленты {сечением от 0,002 до 0,005 мм). Вследствие малой прочности теплочувствительного элемента, изготовленного из такой проволоки, предел измерения температуры для технических термометров сопротивления ограничен и лежит в интервале от -120 до 500 ЬС. В отдельных случаях платиновые термометры сопротивления применяют в технике для измерения температуры в области от -200 до 700 "С. При этом их необходимо изготовлять из проволоки более толстого диаметра от 0.1 мм.