Измерение температуры. Международная температурная шкала. Вторичные электрические приборы — потенциометры. Пирометры излучения

Дилатометрическийй термометр (стержневой) состоит из трубки и стержня, изготовленных из разных металлов. Стержень расположен внутри трубки. Один конец его жестко прикреплен ко дну трубки. Длина трубки и стержень по разному изменяются при нагревании. Изменение соотношения их длин и характеризуют температуру (рисунок 2.3).

Благодаря простоте, дешевизне и надежности в работе биметаллические пружины и дилатометры широко применяются в различных бытовых и промышленных приборах и устройствах.

2.2 Манометрические термометры

Схема манометрического термометра показана на рисунке 2.4. Прибор состоит из термобаллона 1, капиллярной трубки 2 и манометрической части 3 - 6.

Вся система прибора (термобаллон, капилляр, манометрическая пружина) заполняется рабочим веществом, обычно газом (газовые термометры) или жидкостью (жидкостные термометры), низкокипящей жидкостью в термобаллоне и остальное пространство парами этой жидкости (конденсационные или парожидкостные). Термобаллон помещают в зону измерения температуры, капилляр прокладывают по помещению, а манометр устанавливают на щите или специальном месте.

Устройство этих типов манометрических термометров аналогично. При нагревании термобаллона давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается (рисунок 2.5). Увеличение давления воспринимается манометрической трубкой (пружиной), которая воздействует через передаточный механизм на стрелку или перо прибора. Термобаллон обычно изготовляется из нержавеющей стали, а капилляр - из медной или стальной трубки с внутренним диаметром от 0,15 до 0,5 мм. В зависимости от назначения прибора длина капиллярной трубки может быть различна (до 60 м).

В манометрических термометрах применяют одновитковые, многовитковые - с числом витков от 6 до 9 - и спиральные манометрические трубки.

Манометрические термометры довольно широко применяются в химических производствах. Они просты по устройству, надежны и при отсутствии электропривода диаграммы взрыво- и пожаробезопасны. С помощью этих приборов можно измерять температуру от –150 до +600 ⁰С.

Газовые манометрические термометры основаны на использовании зависимости давления инертного газа, заключенного в герметически замкнутой термосистеме, от температуры. Начальное давление в газовых термометрах зависит от пределов измерения температуры и составляет обычно от 1 до 3 МПа.

Величина изменения давления:

где
— термический коэффициент расширения газа;
t — конечная температура в ⁰С;
t₀ — начальная температура в ⁰С;
p₀ — давление рабочего вещества при температуре t₀.

Начальное давление для заполнения газовых манометрических термометров обычно применяется азот. Термометры, заполненные азотом, обеспечивают измерение температур до +600 ⁰С.

Так как система газового термометра имеет относительно большое начальное давление, то влияние колебания атмосферного давления на показания прибора невелико и его практически можно не учитывать. Отклонение температуры окружающей среды от +20 ⁰С вызывает погрешность в показаниях.

Погрешность от нагревания манометрической части можно приближенно подсчитать по формуле

где
Δt_м — погрешность манометрической части в ⁰С;
V_м — объем манометрической пружины;
V_б — объем термобаллона;
t_м — температура среды, окружающей манометрическую часть, в ⁰С;
t_б — температура градуировки прибора (20 ⁰С).

Погрешность от нагревания капиллярной трубки:

где
V_к — объем капиллярной трубки;
t_к — температура среды, окружающей капиллярную трубку, в ⁰С.

Объем термобаллона обычно составляет 90% общего объема системы термометра. Для газовых манометрических термометров характерны большие размеры термобаллонов (диаметр 20–30 мм, а длина