Температура це фізична величина, що характеризує тепловий стан тіла.
Згідно кінетичної теоріітемпературойназиваютфізіческую величину, кількісно характеризує міру середньої кінетичної енергії теплового руху молекул будь - якого тіла або речовини.
На початку 18 століття Г. Фаренгейтом була введена перша температурна шкала, названа його ім'ям.
У 1742 році А. Цельсієм була запропонована звична нам десяткова - 32температурная шкала. В якості опорних точок для неї використовуються температура плавлення льоду (0 0 С) і температура кипіння води (100 0 С).
На початку 19 століття англійський лорд Кельвін запропонував універсальну абсолютну термодинамічну шкалу, яка стала стандартною в сучасній термометрії. Він також обгрунтував поняття абсолютного нуля температури.
Температуру в термодинамічної шкалою позначають в 0 К, а в практичній шкалою - в 0 С.
Формули перекладу температури з однієї шкали в іншу:
Т (К) = Т (0 С) +273,15
Класифікація приладів для вимірювання температури
Залежно від методики вимірювань всі типи термометрів поділяються на 2 класи: контактні і безконтактні.
Контактние- їх відмінною рисою є необхідність теплового контакту між датчиком термометра і середовищем, температура якої вимірюється.
Контактні прилади за принципом вимірювання діляться на:
1. Термометри розширення.
2. манометричні термометри.
3. Термометри опору.
Бесконтактние- це такі термометри, для вимірювання яких немає необхідності тепловому контакті середовища і приладу, а досить вимірювань власного теплового або оптичного випромінювання.
Безконтактні діляться на:
У них використовуються властивості твердих і рідких тіл змінювати свою довжину або обсяг під впливом температури навколишнього середовища.
Термометри розширення бувають двох типів:
2. твердих тіл (біметалеві).
Термометри рідинні скляні
Вони набули великого поширення, завдяки простоті відліку температури, широкому температурному інтервалу (від -190 0 С до +1000 0 С) і достатньої точності вимірювання.
Вимірювання температури засноване на зміні обсягу термометрической рідини. Термометрической рідиною служить: ртуть, толуол, етиловий спирт, пентан та ін. Але кращої рідиною є ртуть, яка змочує скло, а тому дає найбільш точні свідчення (від -30 0 С до +700 0 С). Технічні термометри градуируют в 0 С. Похибка показів не перевищує 1 поділку шкали. Залежно від конструкції термометри бувають двох типів: паличні і зі вкладеною шкалою. Залежно від призначення термометри бувають лабораторні, зразкові і технічні. Різновидом ртутних є контактні термометри. їх використовують для сигналізації температури.
1. Механічна неміцність.
2. Недостатня чіткість і наочність шкали.
3. Неможливість реєстрації показань на папері і передачі їх на відстань.
Принцип дії заснований на залежності тиску в замкнутій Термосистеми від вимірюваної температури.
1 - манометрична частина;
Ріс.Манометріческіе термометри
Прилад складається з термобаллона, капіляра і манометричної частини. Ця Термосистеми (1, 2, 3) заповнюється газом, рідиною або сумішшю рідини з її насиченою парою. Термобалон поміщають в зону вимірювання температури. При нагріванні термобаллона тиск робочої речовини всередині замкнутої системи збільшується. Збільшення тиску сприймається манометричної пружиною, яка впливає через передавальний механізм на стрілку або перо приладу. Шкала градуюється в 0 С. В якості манометричної частини можуть бути: ОБМ, МТ, ЕКМ, МСС. Довжина і діаметр термобаллона можуть бути різні. Термобалон зазвичай виготовляють зі сталі або латуні, капіляр - з мідної або сталевої трубки з внутрішнім діаметром від 0,15 до 0,5 мм. Довжина капіляра може бути до 60 метрів. Для захисту від механічних пошкоджень капіляр поміщають в захисну оболонку з оцинкованого сталевого дроту. Ці прилади вимірюють температуру в інтервалі від - 120 0 С до + 600 0 С.
Розрізняють манометрические термометри.
Газові - (заповнюються азотом, аргоном або гелієм).
Рідинні - (заповнювач - Поліметилсилоксанові рідина, спирт, ртуть)
Конденсаційні - термобаллон частково заповнюються низкокипящей рідиною (ацетон, фреон); інше його простір - пари цієї рідини.
Манометричні термометри бувають: що показують, самописними, контактними. Основна їх похибка ± 1,5%. Манометричні термометри широко застосовуються в хімічних виробництвах. Вони прості по пристрою, надійні в роботі і при відсутності електроприводу діаграмного паперу вибухопожежобезпеки. Основний їх недолік - інтерціонность.
ТПГ - термометр показує газовий.
ТПЖ - термометр показує рідинний.
ТГС-711-ТГС-712 - термометр газовий самопишущий
ТКП- 160 - термометр конденсаційний показує
Принцип дії термометрів опору заснований на властивості провідникових і напівпровідникових матеріалів змінювати електричний опір при зміні температури навколишнього середовища. Однак, виміряти температуру одним лише термометром опору можна. Вони працюють в комплекті з вторинним приладом - мостом або логометром. Термометр опору занурюють в контрольоване середовище і з'єднують електричними проводами із вторинним приладом, шкала якого отградуирована в 0 С.
Переваги термометрів опору перед манометричними термометрами:
більш висока точність вимірювання;
можливість передачі показань на великі відстані;
можливість централізації контролю температури (до 12 Rt може бути підключено до одного мосту);
менше запізнювання показань.
Термометр опору складається з чутливого елемента і зовнішньої (захисної) арматури. Як матеріал для чутливого елемента використовують мідь і платину. Ці матеріали вибрані тому, що на їх опір помітно впливає зміна температури навколишнього середовища (великий температурний коефіцієнт опору), причому це залежність близька до лінійної:
де α - температурний коефіцієнт опору.
Крім того, мідь і платина хімічно стійки в межах вимірюваних температур.
Чутливий елемент термометра опору являє собою тонку платинову або мідний дріт, намотаний на каркас з діелектрика. Кінці дроту припаюють до висновків, які приєднують до затискачів головки термометра. Такий чутливий елемент поміщають в сталеву захисну арматуру, забезпечену пристроєм для установки на об'єкті вимірювання.
Термометри опору бувають двох типів: платинові (ТОП) і мідні (ТОМ).
ТСП - призначені для вимірювання температури від - 200 0 С до + 650 0 С; мають такі градуювання:
Нові градуювання ТСП: 10П, 50П, 100П.
10, 50, 100 - опір при 0 0 С;
ТСМ - призначені для вимірювання температури від -50 0 до +180 0 С. Мають такі градуювання:
Гр. 23 (Rо = 53 Ом) → 50 М
Гр. 24 (Rо = 100 Ом) → 100 М
Випускаються термометри опору різної довжини; Довжина монтажної частини може бути до 3200 мм. В якості вторинних приладів в комплекті з термометрами опору застосовують автоматичні електронні мости.
Підключення датчиків термосопротивления проводитися по двох, трьох або чотирьох провідній схемі. Двухпроводная схема підключення використовується вкрай рідко, так як в цьому випадку опір сполучних проводів вносить істотну погрішність у вимір. Найбільш часто використовується трехпроводная схема підключення - саме за цією схемою датчики термосопротивления підключаються до контролерів Siemens серії S300 як втім і до контролерів інших серій і інших виробників. Чотирипровідна схема в основному використовується при підключенні датчиків
термосопротивления до приладів технічного та комерційного обліку споживання енергоресурсів, де важливо максимально точне вимірювання температури. Саме при чьотирьох схемою здійснюється повна компенсація опору сполучних проводів і найбільша точність показань. Датчики термосопротивления найчастіше мають чотири клеми для підключення сполучних проводів, широко поширені і датчики з трьома клемами. Датчики з двома клемами зустрічаються рідко і, як правило, вони мають з'єднувальні дроти фіксованої довжини заводського виготовлення, з допомогою яких датчик приєднується до вторинного приладу.
Електронний рівноважний міст
Як вторинний-них приладів в когось плекту з термомет-рами опору застосовуються зазвичай автоматичні електронні одно-весна мости. Рівноважні мости служать для вимірювання опору термометра опору.
Принципова схемаравновесного моста
ab; bc; cd; ad - плечі моста;
ас; bd - діагоналі моста;
ас - діагональ харчування;
bd - вимірювальна діагональ;
R1. R2 - постійні опору з манганина;
Rр - змінне калібрований опір з манганина (рео-хорд);
Rл - опір ліній (сполучних проводів);
Rt - термометр опору;
НП - нуль - прилад
Термометр опору, величина опору якого повинна бути виміряна, включається в одне з плечей моста за допомогою з'єднай-них проводів, що мають опір Rл. Інші плечі моста складаються з постійних манганіновим опорів R1 і R2 і змінного каліброваного опору реохорда Rp. виконаного з манганина.
До однієї діагоналі моста підведений постійний або змінний струм, в іншу діагональ моста включений нуль - прилад.
В основу роботи моста покладено принцип рівноваги. Він говорить: «Міст знаходиться в рівновазі, якщо твори опорів протилежних плечей рівні». При рівновазі моста задовольняється рівність:
В цьому випадку різниця потенціалів Ubd = 0, струм не буде протікати че-рез НП, і стрілка встановиться на нульовій позначці.
При зміні вимірюваної температури величина Rt зміниться, і міст розбалансує.
Щоб відновити рівновагу, необхідно при постійних опору-тивления R1. R2. Rл змінити величину опору реохорда Rр. пе-реместів його движок.
Таким чином, якщо відкалібрувати опір Rр. то по положе-нию його движка при рівновазі моста можна однозначно судити про вели-чині опору Rt і, отже, про вимірювану температурі.