контактные термоментры. Лекция 6 контактные термометры

• Название: Лекция 6 контактные термометры
• Анкор: контактные термоментры
• Дата: 02.06.2022
• Размер: 174.38 Kb.
• Имя файла: L_6_Kontaktnye_termometry.ocr.docx
• Тип: Лекция; #564394

ЛЕКЦИЯ 6

КОНТАКТНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Термометры волюметрические

Наиболее распространенный тип волюметрических термометров представляет собой колбу с жидкостью или газом, заканчивающуюся тонким капилляром. Над объемом термометрической жидкости остав.ляют свободное пространство (вакуум), которое заполняется при температурном расширении жидкости. За капилляром устанавливается шкала, отградуированная в единицах температуры.

Ртуть яв.ляется подходящей термометрической жидкостью, потому что она не «смачивает» стекло и поэтому не остается на стекле при понижении температуры, она жидкая в широком диапазоне температур (температура плавления -38,83 °С, температура кипения 356,73 °С), не требует красителей. Иногда используют спирт, т.к. он дешевле ртути и пары ртути токсичны. Но спирт имеет низкую температуру кипения (78 °С), смачивает стекпо и бесцветен.

Газовые волюметрические термометры на практике встречаются реже, чем жидкостные. Как правило, их применяют для прецизионных измерений. Например, во многих установках высшей точности используют именно газовые термометры в силу того, что процесс изменения объема газа достаточно точно описывается уравнениями газового состояния.

Р
Спиртовый комнатный
термометр

ТУТНЫЙ

о

- ж

50_ _50

4	в
з4	рс
	РС
\й	ь
о5	Го
1!	1!

Схема устройства газового термометра:

1. 
   - резервуар, заполненный газом;
   
2. 
   - соединительный капилляр; 3 - манометр
   

Рис. 1 - Термометры волюметрические

Т ермометры дилатометрические

В дилатометрических термометрах для получения информации о температуре используется тепловое расширение твердых тел, в основном, металлов.

Разновидностью дилатометрических термометров являются датчики температуры с биметаллическими пластинами. Используя тот же принцип работы - тепловое расширение тел при нагревании - в биметаллических датчиках измеряется не удлинение, а изгиб пластины, состоящей из двух металлов с разными температурными коэффициентами расширения.

Термометры этого типа, несмотря на ряд достоинств (простота устройства, высокая чувствительность) для измерения температуры используются сравнительно редко. Они находят применение главным образом в качестве первичных измерительных преобразователей в системах автоматического регулирования температуры.

—
расширяете*

меньше, чем медь
медная полоска при нагреве расширяется

юлодно ⁷ горячо

Рис. 2 - Термометр дилатометрический

Термопары

Принцип действия термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта Зеебека, суть которого заключается в возникновении термоЭДС в цепи, которая состоит из двух разнородных проводников (или полупроводников), которые называют термоэлектродами. Если температура (Т) места соединения электродов (так называемого рабочего или горячего спая) и температура свободных (холодных) концов (То) разные, то возникает термоЭДС (ет), яв.ляюшаяся функцией разницы температур.

П

(	) т„ (	)

V






Рис. 3 - Термопара

римеры термопар: хромель-алюмель (ТХА), хромель-копель (ТХК), железо-константан (ТЖК), вольфрам-рений (ТВР), вольфрам-молибден (ВМ), платинородий-платина (ТПП), платинородий-платинародий (ТПР).

Причинам! погрешностей термоэлектрических преобразователей температуры является неоднородность материалов термоэлектродов, изменения температуры свободных концов, шунтирующее влияние сопротивления межэлектродной изоляции. изменение свойств термоэлектродов во времени и т.п.

Термосопротивления (терморезисторы)

Терморезисторы - резистивные элементы, изготовленные из проводникового или полупроводникового материала с положительным или отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

Принцип действия терморезисторов основывается на зависимости их сопротивления от температуры.

Терморезисторы на основе металлов

Д.ля создания терморезисторов используют материалы, которые имеют стабильный положительный ТКС, воспроизводимость электрического сопротивления при данной температуре, большое удельное сопротивление, стабильные химические и физические свойства при нагревании, инертные к влиянию исследуемой среды.

Из проводниковых материалов широко применяется платина, медь, никель, тутоплавкие металлы.

Наиболее распространенными являются терморезистивные преобразователи с платиновыми и медными чувствительными элементами. Первые предназначены для преобразования температуры в интервале от -260 до +1000 °С, вторые - от -200 до +200 °С.

Платина - благородный металл даже при высоких температурах в окислительной среде не изменяет своих физических и химических свойств. К недостаткам платиновых преобразователей температуры принадлежат достаточно высокая загрязняемость платины при высоких температурах парами металлов (особенно кремния и железа), сравнительно невысокая химическая стойкость в восстановительной среде, в результате чего она становится хрулгкой, теряет стабильность характеристик.

Медь широко применяется в преобразователях температуры. Зависимость электрического сопротивления от температуры - линейная. К недостаткам медных преобразователей температуры принадлежат высокая окисляемость меди при нагревании, поэтому' терморезисторы из меди применяются в указанном, сравнительно узком, диапазоне температур в средах с низкой влажностью и при отсутствии агрессивных газов.

Никель - химически стойкий материал даже при высоких температурах, но имеет сложную зависимость сопротивления от температуры и невысокую ее воспроизводимость.

Тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, тантал и ниобий - имеют ограниченное применение. Влияние рекристаллизации и роста зерен в результате действия температуры делает чувствительный элемент из этих материалов хрупким и потому чувствительным к механическим вибрациям.

Т
(пмимш)

обоими


Облапь ПОЙЛОСЙМ сслромс.1гт*-п


поиски


Рис. 4 - Терморезистивный термометр


ермосопротивление




Нвпромдпцы Йлмоюю* фемляи июшимс чуи<тяит?1И*зго миижта




Полупроводниковые терморезистивные преобразователи

Преимуществами полупроводниковых термопреобразователей являются их малые габариты, незначительная инерционность.

Однако они у-ступают проводниковым в точности. Существуют две группы полупроводниковых терморезисторов:

• 
  с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы N10);
  
• 
  с положительным ТКС (позисторы РТС).
  

Рис. 5 - Термистор (ЛТС) и позистор (РТС)




В основном используются терморезисторы с отрицательным ТКС.

Термисторы производят из порошков оксидов Мп, Ре, №, Си, Тк 2п, Со. Возможность создания терморезисторов очень малых размеров позволяет уменьшить влияние термопреобразователя на температурное поле исследуемого объекта, улучшить динамические характеристики процесса измерения. Границы стабильной работы полупроводниковых термисторов находятся в диапазоне (-100... +400) °С. Кроме малых габаритов полупроводниковые термисторы отличаются высокой чувствительностью (высоким ТКС).

Позисторы обычно производят на основе керамики из титаната бария (ВаТЮз). Позисторы часто применяют в качестве предохранителей для зашиты электрических схем от перегрузок по напряжению и току, а также в качестве термодатчиков и автостабилизирующих элементов, в силу' их неприхотливости и физической устойчивости.