Jenis-jenis termometer. Termometer elektronik, digital

Dalam FIG. 75c menunjukkan termometer yang mengukur pengembangan gas. Setitik merkuri mengunci isipadu udara kering dalam kapilari dengan hujung tertutup. Semasa mengukur, keseluruhan termometer mesti direndam dalam medium. Pergerakan setitik merkuri dalam kapilari menunjukkan perubahan dalam isipadu gas; kapilari mempunyai skala dengan tanda 0 dan 100 untuk titik lebur ais dan air mendidih, seperti dengan termometer merkuri.

Termometer sedemikian tidak sesuai untuk ukuran yang sangat tepat. Kami ingin bercakap tentang termometer gas untuk menjelaskan idea umum. Termometer jenis ini ditunjukkan dalam Rajah. 75b. Barometer merkuri AB mengukur tekanan isipadu gas malar dalam silinder C. Tetapi bukannya menandakan ketinggian lajur merkuri dalam barometer dalam unit tekanan, kami menandakannya dengan 0 apabila silinder berada dalam ais cair dan 100 apabila dalam air mendidih, saya plot pada mereka keseluruhan skala Celsius. Menggunakan undang-undang Boyle, boleh ditunjukkan bahawa skala termometer yang ditunjukkan dalam Rajah. 75b hendaklah sama dengan termometer dalam Rajah. 75 a.

Penggunaan termometer gas
Apabila menentukur termometer gas yang ditunjukkan dalam Rajah. 76, kami membenamkan silinder dalam ais cair dan menandakan 0 pada skala barometer. Kemudian kami mengulangi keseluruhan prosedur, menggantikan ais dengan air mendidih; kita mendapat markah 100. Menggunakan skala yang ditakrifkan dengan cara ini, kita membina graf tekanan berbanding suhu. (Jika anda suka, tekanan boleh dinyatakan dalam unit ketinggian lajur merkuri.) Kemudian lukis garis lurus melalui titik O dan 100 dan, jika perlu, teruskannya. Ini akan menjadi garis lurus yang menentukan suhu dalam skala gas dan memberi nilai piawai 0 dan 100 pada titik di mana ais mencair dan air mendidih.Kini termometer gas akan membolehkan kita mengukur suhu jika kita mengetahui tekanan gas dalam silinder pada suhu tersebut. Garis putus-putus dalam Rajah. 76 menunjukkan cara mencari suhu air di mana tekanan gas ialah 0.6 mHg.

Selepas kita memilih termometer gas sebagai standard, kita boleh membandingkan merkuri dan gliserin dengannya. Oleh itu, didapati bahawa pengembangan kebanyakan cecair, bergantung kepada suhu yang diukur oleh termometer gas, adalah agak tidak linear.Bacaan kedua-dua jenis termometer menyimpang antara titik 0 dan 100, persetujuan yang diperoleh mengikut definisi . Tetapi merkuri, cukup aneh, memberikan garis yang hampir lurus. Kini kita boleh merumuskan "maruah" merkuri: "Pada skala suhu gas, merkuri mengembang sama rata." Kebetulan yang menakjubkan ini menunjukkan bahawa pada satu masa kita membuat pilihan yang sangat baik - itulah sebabnya sekarang termometer merkuri biasa boleh digunakan untuk terus mengukur suhu.

Termometer ialah peranti berketepatan tinggi yang direka untuk mengukur suhu semasa. Dalam industri, termometer mengukur suhu cecair, gas, pepejal dan produk pukal, cair, dsb. Termometer terutamanya sering digunakan dalam industri di mana ia adalah penting untuk mengetahui suhu bahan mentah untuk aliran yang betul. proses teknologi, atau sebagai salah satu kawalan produk akhir. Ini adalah perusahaan kimia, metalurgi, pembinaan, industri pertanian, serta pengeluaran makanan.

Dalam kehidupan seharian, termometer boleh digunakan dalam pelbagai tujuan. Sebagai contoh, terdapat termometer luar untuk kayu dan tingkap plastik, termometer bilik, termometer untuk mandi dan sauna. Anda boleh membeli termometer untuk air, teh, dan juga bir dan wain. Terdapat termometer akuarium, termometer tanah khas, dan inkubator. Termometer juga boleh didapati secara komersial. peti sejuk beku, peti sejuk dan bilik bawah tanah dan bilik bawah tanah.
Memasang termometer, sebagai peraturan, tidak sukar dari segi teknologi. Walau bagaimanapun, jangan lupa bahawa hanya pemasangan termometer yang dilakukan mengikut semua peraturan menjamin kebolehpercayaan dan ketahanan operasinya. Ia juga harus diambil kira bahawa termometer adalah peranti inersia, i.e. masa mengendap bacaannya adalah kira-kira 10 - 20 minit, bergantung kepada ketepatan yang diperlukan. Oleh itu, jangan mengharapkan termometer menukar bacaannya sebaik sahaja ia dikeluarkan dari bungkusan atau dipasang.
Oleh ciri reka bentuk Terdapat jenis termometer berikut:

Termometer cecair ialah termometer kaca yang sama yang boleh dilihat hampir di mana-mana. Termometer cecair boleh menjadi isi rumah dan teknikal (sebagai contoh, termometer ttzh ialah termometer cecair teknikal). Termometer cecair berfungsi mengikut skema paling mudah - apabila suhu berubah, isipadu cecair di dalam termometer berubah dan apabila suhu meningkat, cecair mengembang dan menjalar ke atas, dan sebaliknya apabila ia berkurangan. Biasanya, termometer cecair menggunakan sama ada alkohol atau merkuri.

Termometer manometrik direka untuk pengukuran jauh dan pendaftaran suhu gas, wap dan cecair. Dalam sesetengah kes, termometer manometrik dibuat dengan peranti khas yang menukar isyarat kepada elektrik dan membenarkan kawalan suhu.

Operasi termometer manometrik adalah berdasarkan pergantungan tekanan bahan kerja dalam isipadu tertutup pada suhu. Bergantung pada keadaan bahan kerja, termometer gas, cecair dan pemeluwapan dibezakan.

Secara struktur, ia adalah sistem tertutup yang terdiri daripada silinder yang disambungkan oleh kapilari ke tolok tekanan. Mentol direndam dalam objek ukuran dan apabila suhu bahan kerja berubah, tekanan berubah sistem tertutup, yang dihantar melalui tiub kapilari ke manometer. Bergantung pada tujuan, termometer manometrik adalah rakaman sendiri, menunjukkan, tanpa skala dengan transduser terbina dalam untuk penghantaran jarak jauh.

Kelebihan termometer ini adalah kemungkinan penggunaannya dalam objek meletup. Kelemahan termasuk kelas ketepatan pengukuran suhu rendah (1.5, 2.5), keperluan untuk pengesahan berkala yang kerap, kerumitan pembaikan, saiz besar mentol.

Bahan termometrik untuk termometer manometrik gas ialah nitrogen atau helium. Ciri termometer sedemikian adalah agak saiz besar mentol dan, akibatnya, inersia pengukuran yang ketara. Julat pengukuran suhu adalah dari -50 hingga +600°C, skala termometer adalah seragam.

Untuk termometer manometrik cecair, bahan termoelektrik ialah merkuri, toluena, propil alkohol, dsb. Oleh kerana kekonduksian terma cecair yang tinggi, termometer tersebut kurang inersia daripada gas, tetapi dengan turun naik suhu yang kuat persekitaran ralat instrumen adalah lebih tinggi, akibatnya, dengan panjang kapilari yang ketara, untuk termometer manometrik cecair, peranti pampasan digunakan. Julat pengukuran suhu (dengan pengisian merkuri) adalah dari -30 hingga +600°C, skala termometer adalah seragam. Dalam termometer manometrik pemeluwapan, cecair mendidih rendah propana, etil eter, aseton, dll digunakan. Pengisian mentol berlaku pada 70%, selebihnya diduduki oleh stim bahan termoelektrik.

Prinsip operasi termometer pemeluwapan adalah berdasarkan pergantungan tekanan wap tepu cecair mendidih rendah pada suhu, yang tidak termasuk pengaruh perubahan suhu ambien pada bacaan termometer. Mentol termometer ini agak kecil, akibatnya, termometer ini adalah inersia paling rendah daripada semua termometer manometrik. Juga, termometer manometrik pemeluwapan adalah sangat sensitif, disebabkan oleh pergantungan bukan linear tekanan wap tepu pada suhu. Julat pengukuran suhu adalah dari -50 hingga +350°C, skala termometer tidak seragam.

Termometer rintangan berfungsi kerana sifat badan yang terkenal untuk menukar rintangan elektrik dengan perubahan suhu. Selain itu, dalam termometer logam, rintangan meningkat hampir secara linear dengan peningkatan suhu. Dalam termometer semikonduktor, sebaliknya, rintangan berkurangan.

Termometer rintangan logam diperbuat daripada dawai tembaga atau platinum nipis yang diletakkan di dalam bekas penebat elektrik.

Prinsip operasi termometer termoelektrik adalah berdasarkan sifat dua konduktor yang berbeza untuk mencipta daya termoelektromotif apabila tempat sambungannya, simpang, dipanaskan. Dalam kes ini, konduktor dipanggil termoelektrod, dan keseluruhan struktur dipanggil termokopel. Pada masa yang sama, nilai daya thermoelectromotive termokopel bergantung pada bahan dari mana termoelektrod dibuat, dan perbezaan suhu antara simpang panas dan simpang sejuk. Oleh itu, apabila mengukur suhu simpang panas, suhu simpang sejuk sama ada distabilkan atau diperbetulkan untuk perubahannya.

Peranti sedemikian membolehkan anda mengukur suhu dari jauh - pada jarak beberapa ratus meter. Pada masa yang sama, hanya sensor sensitif suhu yang sangat kecil terletak di dalam bilik terkawal, dan penunjuk terletak di bilik lain.

bertujuan untuk memberi isyarat kepada suhu yang ditetapkan, dan apabila ia dicapai, untuk menghidupkan atau mematikan peralatan yang sepadan. Termometer elektrosentuh digunakan dalam sistem untuk mengekalkan suhu malar dari -35 hingga +300°C dalam pelbagai makmal, perindustrian, kuasa dan pemasangan lain.

Termometer electrocontact dibuat mengikut pesanan, mengikut spesifikasi perusahaan. Termometer sedemikian secara struktur dibahagikan kepada 2 jenis:

— Termometer dengan suhu sentuhan boleh laras secara manual,

— Termometer dengan suhu sentuhan malar atau pratetap. Ini adalah apa yang dipanggil penyentuh haba.

Termometer digital adalah sangat tepat, berkelajuan tinggi peralatan moden. Asas termometer digital ialah penukar analog-ke-digital yang beroperasi pada prinsip modulasi. Parameter termometer digital bergantung sepenuhnya pada penderia yang dipasang.

Termometer pemeluwapan berfungsi menggunakan pergantungan tekanan wap tepu cecair mendidih rendah pada suhu. Instrumen ini lebih sensitif daripada termometer konvensional yang lain. Walau bagaimanapun, oleh kerana pergantungan tekanan wap untuk cecair yang digunakan, seperti etil eter, metil klorida, etil klorida, aseton, adalah tidak linear, akibatnya, skala termometer diplot secara tidak sekata.

termometer gas beroperasi pada prinsip pergantungan antara suhu dan tekanan bahan termometrik, yang kehilangan kemungkinan pengembangan bebas apabila dipanaskan dalam ruang terkurung.

Kerjanya adalah berdasarkan perbezaan dalam pengembangan haba bahan dari mana plat unsur sensitif yang digunakan dibuat. Termometer dwilogam digunakan secara meluas pada kapal laut dan sungai, industri, loji tenaga nuklear, untuk pengukuran suhu dalam media cecair dan gas.

Termometer dwilogam terdiri daripada dua jalur logam nipis, contohnya, kuprum dan besi, apabila dipanaskan, pengembangannya berlaku secara tidak sama rata. Permukaan rata pita diikat rapat antara satu sama lain, manakala sistem dwilogam dua pita dipintal menjadi lingkaran, dan salah satu hujung lingkaran sedemikian ditetapkan dengan tegar. Apabila gegelung disejukkan atau dipanaskan, reben yang diperbuat daripada logam berbeza mengecut atau mengembang ke tahap yang berbeza-beza. Akibatnya, lingkaran sama ada berpusing atau melepaskan. Penunjuk yang dilampirkan pada hujung bebas lingkaran memaparkan hasil pengukuran.

TERMOMETER KUARTZ

Termometer kuarza berfungsi berdasarkan pergantungan suhu frekuensi resonans piezoquartz. Kelemahan yang ketara termometer kuarza ialah inersianya, yang mencapai beberapa saat, dan ketidakstabilan apabila bekerja dengan suhu melebihi 100oC.

Termometer cecair dan gas.

Termometer cecair - peranti untuk mengukur suhu, prinsip operasinya berdasarkan pengembangan haba cecair. Termometer cecair ialah termometer bacaan terus.

Ia digunakan secara meluas dalam amalan kejuruteraan dan makmal untuk mengukur suhu dalam julat dari –200 hingga 750 °C. Termometer cecair ialah tangki kaca lutsinar (jarang kuarza) dengan kapilari (bahan yang sama) dipateri padanya.

Skala °C digunakan terus pada kapilari berdinding tebal (yang dipanggil termometer cecair kayu) atau pada plat yang disambungkan tegar kepadanya (termometer cecair dengan skala luaran, Rajah a). Termometer cecair dengan skala terbenam (Rajah b) mempunyai bekas kaca (kuarza) luaran. Cecair termometrik memenuhi seluruh takungan dan sebahagian daripada kapilari. Bergantung pada julat pengukuran, termometer cecair diisi dengan pentana (dari -200 hingga 20 ° C), etil alkohol (dari -80 hingga 70 ° C), minyak tanah (dari -20 hingga 300 ° C), merkuri (dari - 35 hingga 750 ° C). C) dsb.

Termometer cecair merkuri yang paling biasa, kerana merkuri kekal cecair dalam julat suhu dari -38 hingga 356 ° C pada tekanan biasa dan sehingga 750 °C dengan sedikit peningkatan tekanan (yang mana kapilari diisi dengan nitrogen). Di samping itu, merkuri mudah dibersihkan, tidak membasahi kaca, dan wapnya dalam kapilari menghasilkan tekanan rendah. Termometer cecair dibuat daripada jenis kaca tertentu dan tertakluk kepada khas rawatan haba("penuaan"), yang menghapuskan peralihan titik sifar skala yang berkaitan dengan pemanasan berulang dan penyejukan termometer (pembetulan untuk peralihan titik sifar skala mesti dimasukkan untuk pengukuran yang tepat). Termometer cecair mempunyai skala dengan harga berbeza pembahagian dari 10 hingga 0.01 ° С. Ketepatan termometer cecair ditentukan oleh nilai pembahagian skalanya. Untuk memastikan ketepatan dan kemudahan yang diperlukan, termometer cecair dengan skala yang dipendekkan digunakan; yang paling tepat daripada mereka mempunyai titik 0 ° C pada skala, tanpa mengira selang suhu yang ditandakan padanya. Ketepatan pengukuran bergantung pada kedalaman rendaman termometer cecair dalam medium yang diukur. Termometer hendaklah direndam sehingga bahagian skala yang dikira atau sehingga garisan yang ditanda khas pada skala (termometer ekor cecair). Jika ini tidak mungkin, pembetulan untuk lajur yang menonjol diperkenalkan, yang bergantung pada suhu yang diukur, suhu lajur yang menonjol dan ketinggiannya. Kelemahan utama termometer cecair ialah inersia haba yang ketara dan dimensi yang tidak selalunya sesuai untuk bekerja. Termometer cecair reka bentuk khas termasuk termometer meteorologi (reka bentuk khas, bertujuan untuk pengukuran meteorologi terutamanya di stesen meteorologi), metastatik (termometer Beckmann, termometer merkuri dengan skala terbenam yang digunakan untuk mengukur perbezaan suhu kecil), perubatan, dsb. Merkuri perubatan termometer mempunyai skala yang dipendekkan (34-42 ° С) dan selang skala 0.1 ° С. Mereka beroperasi berdasarkan prinsip termometer maksimum - lajur merkuri dalam kapilari kekal pada tahap kenaikan maksimum apabila dipanaskan dan tidak jatuh sehingga termometer digoncang.

Termometer gas.

Peranti untuk mengukur suhu, operasi yang berdasarkan pergantungan tekanan atau isipadu gas ideal pada suhu. Termometer gas yang paling biasa digunakan ialah isipadu tetap nasi.), iaitu belon berisi gas 1 isipadu tetap, disambungkan oleh tiub nipis 2 dengan peranti 3 untuk pengukuran tekanan. Dalam termometer gas sedemikian, perubahan suhu gas dalam silinder adalah berkadar dengan perubahan tekanan. Termometer gas mengukur suhu dalam julat dari ~2K hingga 1300 K. Kejituan maksimum yang boleh dicapai bagi termometer gas bergantung pada suhu yang diukur ialah 3 10 -3 - 2 10 -2 deg. Termometer gas dengan ketepatan yang tinggi adalah peranti yang kompleks; apabila mengukur suhu, mereka mengambil kira: sisihan sifat-sifat gas yang mengisi peranti daripada sifat-sifat gas ideal; perubahan dalam isipadu silinder dengan perubahan suhu; kehadiran kekotoran dalam gas, terutamanya pemeluwapan; serapan (penyerapan oleh pepejal atau cecair bahan daripada persekitaran) dan penyahjerapan gas oleh dinding silinder; penyebaran (penembusan bersama bahan bersentuhan antara satu sama lain disebabkan oleh pergerakan haba zarah bahan) gas melalui dinding, serta pengedaran suhu di sepanjang tiub penghubung.

Rintangan haba.

Termometer rintangan (atau dipanggil termometer rintangan) ialah peranti untuk mengukur suhu. Prinsip operasi peranti adalah untuk menukar rintangan elektrik aloi, semikonduktor dan logam tulen (iaitu tanpa kekotoran) dengan suhu. Unsur sensitif termometer ialah perintang, yang diperbuat daripada filem atau wayar logam, dan mempunyai pergantungan rintangan elektrik pada suhu. Kawat dililit pada bingkai tegar yang diperbuat daripada kuarza, mika atau porselin dan disertakan dalam sarung logam pelindung (kaca, kuarza). Perintang haba yang paling popular diperbuat daripada platinum. Platinum adalah tahan pengoksidaan, berteknologi tinggi, dan mempunyai pekali suhu tinggi. Kadangkala termometer kuprum atau nikel digunakan. Termometer rintangan biasanya digunakan untuk mengukur suhu dalam julat dari tolak 263 C hingga tambah 1000 C. Termometer rintangan kuprum mempunyai julat yang lebih kecil - hanya dari tolak 50 hingga tambah 180 C. Keperluan utama untuk reka bentuk termometer ialah ia mestilah cukup sensitif dan stabil, mereka. mencukupi untuk ketepatan pengukuran yang diperlukan dalam julat suhu yang ditentukan di bawah keadaan penggunaan yang sesuai. Keadaan penggunaan boleh menjadi baik dan tidak menguntungkan - persekitaran yang agresif, getaran, dsb. Biasanya, termometer rintangan berfungsi bersama-sama dengan potensiometer (elemen rintangan yang nilai rintangannya berubah secara mekanikal; peranti untuk mengukur EMF, voltan mengikut kaedah pampasan), logometer (peranti yang direka untuk mengukur nisbah dua kuantiti elektrik), jambatan pengukur. Ketepatan pengukuran termometer rintangan (rintangan terma) itu sendiri sebahagian besarnya bergantung pada ketepatan peranti ini. Termometer rintangan boleh pelbagai: permukaan, skru masuk, pemalam, dengan sambungan bayonet atau wayar penyambung. Rintangan terma boleh digunakan untuk mengukur suhu dalam media cecair dan gas, dalam iklim, teknologi penyejukan dan pemanasan, pembinaan relau, kejuruteraan mekanikal, dsb.

Termokopel.

Thermocouple ialah thermoelement yang digunakan dalam mengukur dan menukar peranti. Prinsip operasinya adalah berdasarkan fakta bahawa hubungan pemanasan atau penyejukan antara konduktor yang berbeza dalam bahan kimia atau ciri-ciri fizikal, disertai dengan kemunculan daya thermoelectromotive (kuasa termo). Termokopel terdiri daripada dua logam yang dikimpal pada satu hujung. Bahagian ini diletakkan di tempat di mana suhu diukur. Dua hujung bebas disambungkan kepada litar pengukur (milivoltmeter). Termokopel yang paling biasa ialah platinum-platinum-rhodium (PP), chromel-aluminium (XA), chromel-copel (XK) (kopel - aloi tembaga-nikel ~ 43% Ni dan ~ 0.5% Mn), pemalar besi (LC) .

Termokopel digunakan dalam pelbagai julat suhu. Jadi, termokopel yang diperbuat daripada emas didopkan dengan besi (termoelektrod ke-2 - kuprum atau krom) meliputi julat 4-270 K, kuprum - pemalar 70-800 K (konstantan ialah aloi termostable berdasarkan Cu (59%) dengan penambahan daripada Ni (39 -41%) dan Mn (1-2%)), chromel - kopel 220-900 K, chromel - alumel 220-1400 K, platinum-rhodium - platinum 250-1900 K, tungsten - rhenium 300-2800 K. Eds konduktor termokopel logam biasanya terletak dalam julat 5-60 mV . Ketepatan menentukan suhu dengan bantuan mereka adalah, sebagai peraturan, beberapa K, dan untuk sesetengah termokopel ia mencapai ~0.01 K. Emf Termokopel yang diperbuat daripada semikonduktor boleh menjadi susunan magnitud yang lebih tinggi, tetapi termokopel tersebut dicirikan oleh ketara. ketidakstabilan.

Termokopel digunakan dalam peranti untuk mengukur suhu dan dalam pelbagai sistem automatik pengurusan dan kawalan. Dalam kombinasi dengan alat pengukur elektrik (milivoltmeter, potensiometer), termokopel membentuk termometer termoelektrik.

Peranti pengukur disambungkan sama ada pada hujung termoelektrod (sentuhan (biasanya simpang) unsur konduktif membentuk termokopel) ( nasi. , a) atau ke dalam ketidaksinambungan salah satu daripadanya ( nasi. , b) . Apabila mengukur suhu, salah satu persimpangan dipanaskan secara sentuhan (biasanya pada 273 K). Bergantung pada reka bentuk dan tujuan, termokopel dibezakan: direndam dan permukaan; dengan sarung biasa, kalis letupan, kalis lembapan atau lain-lain (hermetik atau tidak hermetik), serta tanpa sarung; biasa, tahan getaran dan tahan kejutan; pegun dan mudah alih, dsb.

Menaikkan siling suhu menimbulkan masalah mengukur suhu tinggi. Pengukuran yang tepat memerlukan penyeragaman yang teliti bagi instrumen pengukur, yang memberikan penilaian tentang ketepatan keputusan dan kebolehbandingannya dengan data pengarang lain. Untuk penyeragaman, titik lebur (pembekuan), titik didih dan tiga kali ganda bahan "rujukan" tertentu digunakan. Titik rujukan utama ditakrifkan dalam Skala Suhu Praktikal Antarabangsa 1968 (IRTS-68).

Untuk suhu yang sangat tinggi (melebihi 3000 K), pelbagai aloi tungsten digunakan. Pasangan yang paling biasa digunakan ialah tungsten dengan penambahan 3% rhenium - tungsten dengan penambahan 25% renium dengan thermoEMF hampir 40 mV pada suhu mengehadkan 2573 K. molibdenum boleh dikendalikan sehingga 3300 K, tetapi mempunyai sangat thermoEMF rendah (8.24 mV pada 3273 K). Kesemua termokopel ini hanya boleh beroperasi dalam hidrogen, gas lengai tulen, atau vakum.

Kuliah 3

Pirometer optik.

Pada suhu yang sangat tinggi, pengukuran dengan pyrometer optik adalah kaedah yang paling boleh dipercayai dan selalunya satu-satunya kaedah yang mungkin. Kaedah ini terpakai pada suhu di bawah 1200 K, tetapi kawasan penggunaan utamanya ialah pengukuran suhu di atas nilai ini. Kelebihan pyrometer adalah ukuran tanpa sentuhan fizikal dengan objek dan kelajuan tinggi, keburukan ialah masalah yang berkaitan dengan sinaran: sampel mestilah sama ada jasad hitam (emisiviti sama dengan 1), atau berada dalam keseimbangan terma dengan jasad hitam, atau emisiviti sampel mesti diketahui.

Pyrometry memerlukan pengukuran fluks sinaran, iaitu sama ada melalui perbandingan visual fluks yang tidak diketahui dengan lampu yang mempunyai ciri-ciri yang diketahui (pirometer visual atau subjektif), atau dengan menggunakan penerima fizikal untuk tujuan ini (pyrometer fotoelektrik atau objektif).

Dengan mengambil kira undang-undang sinaran, pyrometer boleh dibahagikan kepada jenis berikut:

1. Pirometer spektrum beroperasi dalam jalur sempit spektrum yang berkesan panjang gelombang hampir bebas daripada suhu. Mengetahui emisitiviti spektrum, suhu sebenar boleh dikira. Oleh kerana sinaran yang diukur mengikut undang-undang Planck, pyrometer ini boleh ditentukur pada satu titik tetap.

nasi. 1. Pirometer kecerahan visual,

1 - sumber sinaran

2 – sistem optik, kanta pyrometer

3 - lampu pijar standard

4 - penapis dengan lebar jalur yang sempit

5 - kanta mata

6 - reostat yang mengawal arus filamen

7 – alat pengukur

Contohnya ialah pyrometer kecerahan, yang memberikan ketepatan pengukuran suhu tertinggi dalam julat 103-104 K. Dalam pyrometer kecerahan visual yang paling mudah dengan filamen yang hilang, kanta memfokuskan imej badan yang dikaji pada satah di mana filamen (reben) lampu pijar rujukan terletak. Melalui kanta mata dan penapis merah yang membolehkan anda memilih kawasan spektrum sempit berhampiran panjang gelombang λe = 0.65 μm (panjang gelombang berkesan) , benang dilihat pada latar belakang imej badan dan, dengan menukar arus filamen filamen, kecerahan benang dan badan disamakan (benang pada masa ini menjadi tidak dapat dibezakan). Skala peranti yang merekodkan arus filamen biasanya ditentukur dalam ° C atau K, dan pada masa kecerahan disamakan, peranti menunjukkan suhu kecerahan yang dipanggil ( Tb) badan. suhu badan sebenar T ditentukan berdasarkan undang-undang sinaran haba Kirchhoff dan Planck mengikut formula:

T \u003d T b C 2 /(C2+λ eIn α λ ,T) , (1)

di mana C 2= 0,014388 m×K , α λ , T - pekali penyerapan badan, λ e - panjang gelombang berkesan pyrometer. Ketepatan keputusan bergantung terutamanya pada ketepatan pemenuhan syarat pengukuran (α λ , T , λ ee, dsb.). Dalam hal ini, permukaan yang diperhatikan diberi bentuk rongga. Ralat instrumental utama adalah disebabkan oleh ketidakstabilan lampu suhu. Ralat yang ketara juga boleh diperkenalkan ciri individu mata pemerhati.

2. Yang paling sensitif (tetapi juga paling kurang tepat) ialah pyrometer sinaran atau jumlah pyrometer sinaran yang merekodkan jumlah sinaran badan. Jumlah pyrometer sinaran meliputi keseluruhan julat spektrum berkesan yang dipancarkan oleh sampel, tanpa mengira panjang gelombang. Sinaran yang diukur mematuhi undang-undang Stefan-Boltzmann [hukum sinaran benda hitam: kuasa sinaran benda hitam adalah berkadar terus dengan luas permukaan dan kuasa keempat suhu badan P=ST 4 ] dan suhu sebenar boleh dikira daripada jumlah emisiviti sampel itu. Kanta pyrometer sinaran memfokuskan sinaran yang diperhatikan pada penerima (biasanya termopillar atau bolometer), isyarat yang direkodkan oleh peranti yang ditentukur terhadap sinaran badan hitam dan menunjukkan suhu sinaran T r. Suhu sebenar ditentukan oleh formula:

T=α t -1/4 *T r , (2)

di mana α T ialah jumlah pekali penyerapan badan. Pirometer sinaran boleh mengukur suhu bermula dari 200°C. Dalam industri, pyrometer digunakan secara meluas dalam sistem pemantauan dan kawalan. keadaan suhu pelbagai proses teknologi.

3. Pirometer jalur spektrum beroperasi dalam jalur spektrum yang lebih luas. Mereka mempunyai panjang gelombang berkesan yang sangat bergantung pada suhu. Pembetulan untuk suhu hanya boleh dilakukan dengan penyepaduan berangka bagi lengkung eksperimen bagi emisitiviti spektrum.

4. Pirometer dua warna (warna atau nisbah). Ini ialah spektrum atau spektrum jalur pyrometer yang menggunakan nisbah sinaran terukur dalam dua jalur spektrum yang berbeza untuk menentukan suhu. Untuk jalur spektrum sempit, pembetulan suhu boleh dikira daripada nisbah emisiviti spektrum untuk dua panjang gelombang berkesan. Pirometer ini menentukan nisbah kecerahan, biasanya dalam kawasan biru dan merah spektrum b 1(λ1, T)/ b 2(λ2, T) (contohnya, untuk panjang gelombang λ1= 0.48 µm dan λ2= 0.60 mikron). Skala peranti ditentukur dalam °C dan menunjukkan suhu warna Tc. suhu sebenar T badan ditentukan oleh formula

(3)

Pirometer warna kurang tepat, kurang sensitif dan lebih kompleks daripada pyrometer kecerahan; digunakan dalam julat suhu yang sama.

Kepekaan pyrometer berwarna dalam julat dari 1300 hingga 4000 K adalah dari 2 hingga 10 K. Jika terdapat penyerapan sinaran sinaran yang kuat, pyrometer berwarna mengatasi semua jenis pyrometer lain. Walau bagaimanapun, andaian emisitiviti yang sama untuk dua panjang gelombang yang berbeza selalunya tidak benar.

Pada keadaan optimum Kejituan eksperimen yang disediakan oleh pyrometer piawai ialah 0.04 K pada 1230 K dan 2 K pada 3800 K. Jelas sekali bahawa mencapai ketepatan sedemikian dalam kajian konvensional adalah mustahil. Had ukuran atas pyrometer boleh dinaikkan dengan menggunakan penapis ketumpatan neutral. Kesusasteraan menerangkan instrumen ketepatan yang membolehkan pengukuran pada suhu sehingga 10,000 K.

Untuk membandingkan fluks sinaran daripada sampel dan dari lampu, penerima fizikal (sensor) boleh digunakan dan bukannya mata manusia. Ini meningkatkan kelajuan dan ketepatan ukuran, dan juga mengembangkan julatnya ke arah yang lebih banyak suhu rendah disebabkan oleh kepekaan sensor terhadap sinaran inframerah.

Pirometer spektrum yang sangat tepat ialah instrumen berdasarkan prinsip pengiraan foton. Ia menyediakan ukuran dalam julat dari 1400 hingga 2200 K dengan ketepatan 0.5 hingga 1.0 K, masing-masing, mengikut keperluan IPTS-68. Dalam kebanyakan pyrometer, fluks sinaran yang tidak diketahui (diukur) dibandingkan dengan fluks sinaran lampu dan ketepatan pengukuran bergantung pada ciri-ciri lampu, dengan punca ralat utama ialah peralihan parameter sinarannya. Dalam pyrometer pengiraan foton, fluks sinaran sampel diukur secara terus dan penentukuran memerlukan hanya satu titik tetap (takat lebur emas) dan sumber sinaran boleh laras, tetapi tidak ditentukur.

Terdapat juga beberapa kaedah pengukuran bukan tradisional yang digunakan apabila kaedah konvensional tidak dapat dilakukan atau ralat terlalu besar. Ini adalah penggunaan pergantungan suhu bagi peluasan talian dalam pemancar dan dalam penyerap (had suhu atas hanya 1300 K). Ia juga merupakan termometer hingar berdasarkan pergantungan suhu voltan hingar rintangan elektrik (had praktikal 1800 K). Termometer jenis ini berjaya digunakan untuk mengukur suhu kriogenik. Ketepatan pengukuran ialah 1Ka hasil terbaik dalam julat dari 300 hingga 1300 K ia genap ±0.1 K. Ini juga termometer akustik atau ultrasonik menggunakan pergantungan kelajuan bunyi pada suhu.

Cara tidak langsung yang menarik untuk mengukur suhu adalah berdasarkan penentuan lengkung pemanasan termometer yang sepadan dalam masa tertentu tanpa perlu mencapai suhu keseimbangan akhir, yang mungkin tidak boleh diterima untuk termometer ini.

termometer gas

Termometer gas ialah peranti untuk mengukur suhu, operasinya adalah berdasarkan pergantungan tekanan atau isipadu gas ideal pada suhu. Termometer gas yang paling biasa digunakan ialah isipadu tetap, di mana perubahan suhu gas dalam silinder adalah berkadar dengan perubahan tekanan. Skala suhu termometer gas bertepatan dengan skala suhu termodinamik. Termometer gas digunakan untuk mengukur suhu sehingga 1300 K (Kelvin).

Daripada buku All About Everything. Jilid 1 pengarang Likum Arkady

Siapa yang Mencipta Termometer? Pernahkah anda terfikir, "Saya tertanya-tanya betapa panasnya ini?" Atau, "Saya tertanya-tanya betapa sejuknya?" Jika anda berminat dengan haba, maka bayangkan pelbagai soalan berkaitan fenomena ini yang ingin dijelaskan oleh saintis! Tetapi

Dari buku Great Soviet Encyclopedia (BE) pengarang TSB

Daripada buku Great Soviet Encyclopedia (GA) pengarang TSB

Dari buku Great Soviet Encyclopedia (VO) pengarang TSB

Daripada buku Great Soviet Encyclopedia (ME) pengarang TSB

Dari buku Great Soviet Encyclopedia (TE) pengarang TSB

Daripada buku All About Everything. Jilid 4 pengarang Likum Arkady

Dari buku Ensiklopedia Besar teknologi pengarang Pasukan pengarang

Daripada buku Who's Who in the World of Discoveries and Inventions pengarang Sitnikov Vitaly Pavlovich

Dari buku pengarang

Dari buku pengarang

Dari buku pengarang

Adakah terdapat termometer tanpa merkuri? Kami sangat terbiasa dengan fakta bahawa termometer terdiri daripada tiub nipis yang diisi dengan merkuri sehingga kami jarang memikirkan mengapa merkuri ini diperlukan dalam tiub ini, iaitu bagaimana peranti ini berfungsi. Termometer, atau termometer, hanyalah peranti

Dari buku pengarang

Termometer cecair Termometer cecair ialah instrumen paling ringkas yang digunakan secara meluas di hampir semua cawangan kompleks ekonomi Rusia, di institusi perubatan, dalam kehidupan seharian untuk mengukur suhu udara di dalam bilik (termasuk industri,

Dari buku pengarang

Termometer merkuri Termometer merkuri ialah peranti yang merupakan termometer cecair yang direka untuk mengukur suhu dalam julat 35-750 °C. Untuk suhu tinggi termometer merkuri mengisi ruang di atas merkuri dengan nitrogen bertekanan,

Dari buku pengarang

Termometer rintangan Termometer rintangan diperbuat daripada logam tulen dan daripada logam siri semikonduktor. Termometer rintangan direka bentuk untuk pengukuran yang terbentuk pada ciri-ciri konduktor dan semikonduktor, menunjukkan kemungkinan

Dari buku pengarang

Siapa yang Mencipta Termometer? Pernahkah anda terfikir, "Saya tertanya-tanya betapa panasnya ini?" Atau, "Saya tertanya-tanya betapa sejuknya?" Jika anda berminat dengan haba, maka bayangkan pelbagai soalan berkaitan fenomena ini yang ingin dijelaskan oleh saintis! Tetapi

Persamaan keadaan gas ideal

membolehkan kita mengambil sebagai kuantiti termometri sama ada hlm, atau V, yang boleh diukur dengan ketepatan yang tinggi.

Seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, gas yang cukup jarang adalah sangat hampir dengan ideal. Oleh itu, ia boleh diambil secara langsung sebagai badan termometrik.

Dengan cara ini, seseorang mencapai skala suhu gas ideal. Suhu gas ideal ialah suhu yang diukur oleh termometer gas yang diisi dengan gas jarang. Kelebihan skala suhu gas ideal berbanding semua skala suhu empirikal yang lain ialah, seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman, suhu T, ditentukan oleh formula (4), sangat lemah bergantung pada sifat kimia gas dengan mana tangki termometer gas diisi. Bacaan pelbagai termometer gas apabila mengukur suhu badan yang sama berbeza sangat sedikit antara satu sama lain.

Dalam amalan, termometer gas biasanya dilaksanakan dengan cara berikut: isipadu gas V dikekalkan malar, maka tekanan yang diukur berfungsi sebagai penunjuk suhu hlm.

Undang-undang Charles untuk titik rujukan dalam kes ini akan mempunyai bentuk:

di mana hlm 1 - tekanan jisim gas tertentu, hampir kepada ideal, pada suhu ais cair T 1 ; R 2 - tekanan pada takat didih air T 2 .

Darjah suhu, mengikut definisi, boleh dipilih supaya perbezaan antara suhu yang ditunjukkan adalah sama dengan 100, i.e.

Ia telah terbukti secara eksperimen bahawa tekanan R 2 ialah 1.3661 kali lebih besar daripada R satu. Oleh itu, untuk mengira T 2 dan T 1 kita mempunyai dua persamaan: K dan . Penyelesaian mereka memberi T 1 = 273.15 K; T 2 \u003d 373.15 K.

Untuk menentukan suhu badan, ia disentuh dengan termometer gas dan, selepas keseimbangan terma ditubuhkan, tekanan diukur. R gas dalam termometer. Dalam kes ini, suhu badan ditentukan oleh formula

Ia berikutan daripada ini bahawa apabila T=0 R=0. Suhu sepadan dengan tekanan sifar ideal gas dipanggil sifar mutlak, dan suhu yang diukur dari sifar mutlak dipanggil suhu mutlak. Di sini konsep suhu sifar mutlak diperkenalkan berdasarkan ekstrapolasi. Pada hakikatnya, apabila kita menghampiri sifar mutlak, terdapat lebih banyak penyelewengan yang ketara daripada undang-undang gas ideal gas mula terkondensasi. Bukti ketat kewujudan suhu sifar mutlak adalah berdasarkan undang-undang kedua termodinamik.

Skala Kelvin

(skala suhu termodinamik mutlak)

Dalam SI, ia telah dipersetujui untuk menentukan skala suhu dengan satu titik rujukan, yang diambil sebagai titik tiga air. Dalam apa yang dipanggil skala suhu termodinamik mutlak, atau skala Kelvin, diandaikan mengikut takrifan bahawa suhu titik ini adalah tepat 273.16 K.

Pilihan sedemikian nilai berangka dibuat supaya selang antara takat lebur normal ais dan takat didih air adalah, setepat mungkin, 100 K, menggunakan termometer gas ideal. Ini mewujudkan kesinambungan skala Kelvin dengan skala yang digunakan sebelum ini dengan dua titik rujukan. Pengukuran menunjukkan bahawa suhu takat lebur normal ais dan takat didih air dalam skala yang diterangkan adalah masing-masing lebih kurang 273.15 dan 373.15 K.

Skala suhu yang ditakrifkan dengan cara ini tidak bergantung pada sifat individu bahan termometrik.

Suhu termodinamik mutlak T, dikira pada skala ini, ialah ukuran keamatan pergerakan molekul yang huru-hara dan merupakan fungsi monotonik tenaga dalaman. Untuk gas ideal berkaitan secara langsung dengan tenaga dalaman ().

Ia menerima nama "termodinamik" kerana ia boleh diperoleh sepenuhnya secara bebas daripada pengiraan termodinamik semata-mata berdasarkan hukum kedua termodinamik.

Skala termodinamik mutlak ialah skala suhu utama dalam fizik. Dalam julat suhu yang sesuai dengan termometer gas, skala ini boleh dikatakan tidak berbeza daripada skala suhu gas ideal.

suhu celcius ( t, ) berkaitan dengan T(dalam K) kesamarataan

Dan K.

Jenis-jenis termometer

Suhu tidak boleh diukur secara langsung. Oleh itu, tindakan termometer adalah berdasarkan pelbagai fenomena fizikal, bergantung pada suhu: pada pengembangan terma cecair, gas dan pepejal, perubahan dalam gas atau tekanan wap tepu dengan suhu, rintangan elektrik, emf haba, kerentanan magnet, dsb.

Unit utama semua peranti untuk mengukur suhu ialah elemen sensitif, di mana sifat termometrik direalisasikan, dan alat pengukur yang dikaitkan dengannya (tolok tekanan, potensiometer, jambatan pengukur, milivoltmeter, dll.).

Piawaian termometri moden ialah termometer gas isipadu tetap (tekanan ialah kuantiti termometrik). Dengan bantuan termometer gas, suhu diukur dalam julat yang luas: dari 4 hingga 1000 K. Termometer gas biasanya digunakan sebagai instrumen utama, mengikut mana termometer sekunder yang digunakan secara langsung dalam eksperimen ditentukur.

Daripada termometer sekunder, termometer cecair, termometer rintangan, dan thermoelemen (termokopel) paling banyak digunakan.

Dalam termometer cecair, badan termometrik biasanya merkuri atau etanol. Biasanya, termometer cecair digunakan dalam julat suhu dari 125 hingga 900 K. Had bawah suhu yang diukur ditentukan oleh sifat cecair, had atas - oleh sifat kaca kapilari.

	Dalam termometer rintangan, jasad termometrik ialah logam atau semikonduktor yang rintangannya berubah mengikut suhu. Perubahan rintangan dengan suhu diukur menggunakan litar jambatan (lihat Rajah). Termometer rintangan daripada logam digunakan dalam julat suhu dari 70 hingga 1300 K, dari semikonduktor (thermistor) - dalam julat dari 150 hingga 400 K, dan karbon - sehingga suhu helium cecair.
	Berleluasa di pengukuran suhu menerima termometer berdasarkan termokopel. Di sini, dua simpang logam yang tidak serupa berfungsi sebagai jasad termometrik. Jika dua konduktor disambungkan mengikut skema (lihat Rajah.), Kemudian voltmeter dalam litar akan mendaftarkan voltan, bermakna

yang berkadar dengan perbezaan suhu antara simpang 1 dan 2. Jika suhu salah satu simpang dikekalkan malar, maka bacaan voltmeter akan bergantung hanya pada suhu simpang kedua. Termometer sedemikian amat mudah digunakan di kawasan suhu tinggi - kira-kira 700-2300 K.

Pada sangat suhu tinggi bahan cair dan jenis termometer yang diterangkan tidak berkenaan. Dalam kes ini, badan itu sendiri, suhu yang mesti diukur, diambil sebagai badan termometrik, dan tenaga elektromagnet yang dipancarkan oleh badan diambil sebagai kuantiti termometrik. Mengikut undang-undang sinaran yang diketahui, kesimpulan dibuat tentang suhu badan. Jawatankuasa Antarabangsa bagi Timbang dan Sukat menubuhkan skala termodinamik pada suhu melebihi 1064 dengan tepat berdasarkan undang-undang sinaran. Alat yang mengukur tenaga sinaran dipanggil pyrometer.

Pada suhu yang sangat rendah (> 1 K), kaedah pengukuran suhu yang biasa juga tidak boleh digunakan, kerana penyamaan suhu apabila bersentuhan berlaku dengan sangat perlahan dan, sebagai tambahan, nilai termometrik biasa menjadi tidak sesuai ( sebagai contoh, tekanan gas menjadi sangat rendah, rintangan boleh dikatakan bebas daripada suhu). Di bawah keadaan ini, badan itu sendiri juga diambil sebagai badan termometrik, dan ciri-ciri sifatnya, sebagai contoh, yang magnetik, diambil sebagai kuantiti termometrik.