ประเภทของเทอร์โมมิเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ ดิจิตอล

ในรูป 75c แสดงเทอร์โมมิเตอร์ที่วัดการขยายตัวของก๊าซ ปรอทหยดหนึ่งล็อคปริมาตรของอากาศแห้งในเส้นเลือดฝอยโดยปิดปลายไว้ เมื่อทำการวัด เทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมดจะต้องแช่อยู่ในสื่อ การเคลื่อนที่ของหยดปรอทในเส้นเลือดฝอยบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของก๊าซ เส้นเลือดฝอยมีมาตราส่วนที่มีเครื่องหมาย 0 และ 100 สำหรับจุดน้ำแข็งละลายและน้ำเดือด เช่นเดียวกับเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท

เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวไม่เหมาะสำหรับการตรวจวัดที่แม่นยำมาก ๆ เราต้องการพูดถึงเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สเพื่ออธิบายแนวคิดทั่วไปให้กระจ่าง เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้แสดงในรูปที่ 75บ. บารอมิเตอร์ปรอท AB วัดความดันของปริมาตรคงที่ของก๊าซในกระบอกสูบ C แต่แทนที่จะทำเครื่องหมายความสูงของคอลัมน์ปรอทในบารอมิเตอร์ในหน่วยความดัน เราทำเครื่องหมายด้วย 0 เมื่อกระบอกสูบอยู่ในน้ำแข็งละลาย และ 100 เมื่อ ในน้ำเดือด ฉันวาดมาตราส่วนเซลเซียสทั้งหมดบนพวกมัน จากกฎของบอยล์ แสดงว่ามาตราส่วนของเทอร์โมมิเตอร์แสดงในรูปที่ 75b ควรเหมือนกับเทอร์โมมิเตอร์ในรูปที่ 75 ก.

การใช้เทอร์โมมิเตอร์แก๊ส
เมื่อทำการปรับเทียบเทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่แสดงในรูปที่ 76 เราแช่กระบอกสูบในน้ำแข็งละลายและทำเครื่องหมาย 0 บนมาตราส่วนบารอมิเตอร์ จากนั้น เราทำซ้ำขั้นตอนทั้งหมดโดยแทนที่น้ำแข็งด้วยน้ำเดือด เราได้คะแนน 100 โดยใช้มาตราส่วนที่กำหนดไว้ในลักษณะนี้ เราสร้างกราฟของความดันเทียบกับอุณหภูมิ (หากต้องการ ความดันสามารถแสดงเป็นหน่วยความสูงของคอลัมน์ปรอทได้) จากนั้นลากเส้นตรงผ่านจุด O และ 100 และดำเนินการต่อหากจำเป็น นี่จะเป็นเส้นตรงที่กำหนดอุณหภูมิในมาตราส่วนก๊าซและให้ ค่ามาตรฐาน 0 และ 100 ที่จุดที่น้ำแข็งละลายและน้ำเดือด ตอนนี้ เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สจะช่วยให้เราสามารถวัดอุณหภูมิได้หากเราทราบความดันของแก๊สในกระบอกสูบที่อุณหภูมินั้น เส้นประในรูปที่ 76 แสดงวิธีหาอุณหภูมิของน้ำที่แรงดันแก๊ส 0.6 mHg

หลังจากที่เราเลือกเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สเป็นมาตรฐานแล้ว เราก็สามารถเปรียบเทียบปรอทและกลีเซอรีนกับปรอทได้ จึงพบว่าการขยายตัวของของเหลวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่วัดโดยเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สนั้นค่อนข้างไม่เป็นเส้นตรง การอ่านเทอร์โมมิเตอร์ทั้งสองประเภทมีความแตกต่างกันระหว่างจุด 0 ถึง 100 ซึ่งได้ข้อตกลงตามคำจำกัดความ . แต่ปรอทที่แปลกพอให้เส้นตรงเกือบเป็นเส้นตรง ตอนนี้ เราสามารถกำหนด "ศักดิ์ศรี" ของปรอทได้: "ในระดับอุณหภูมิแก๊ส ปรอทจะขยายตัวเท่าๆ กัน" ความบังเอิญที่น่าอัศจรรย์นี้แสดงให้เห็นว่าครั้งหนึ่งเราเลือกได้ดีมาก - นั่นคือเหตุผลที่ตอนนี้เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทธรรมดาสามารถนำมาใช้โดยตรง วัดอุณหภูมิ

เทอร์โมมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ความแม่นยำสูงที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิปัจจุบัน ในอุตสาหกรรม เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิของเหลว ก๊าซ ของแข็ง และ สินค้าจำนวนมาก, ละลาย ฯลฯ เทอร์โมมิเตอร์มักใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องทราบอุณหภูมิของวัตถุดิบเพื่อให้มีการไหลที่เหมาะสม กระบวนการทางเทคโนโลยีหรือเป็นหนึ่งในตัวควบคุม ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป. เหล่านี้คือวิสาหกิจของสารเคมี โลหะ การก่อสร้าง อุตสาหกรรมการเกษตร เช่นเดียวกับการผลิตอาหาร

ในชีวิตประจำวันสามารถใช้เทอร์โมมิเตอร์ได้ วัตถุประสงค์ต่างๆ. ตัวอย่างเช่นมีเทอร์โมมิเตอร์กลางแจ้งสำหรับไม้และ หน้าต่างพลาสติก, เทอร์โมมิเตอร์ในห้อง , เทอร์โมมิเตอร์สำหรับอาบน้ำและซาวน่า คุณสามารถซื้อเทอร์โมมิเตอร์สำหรับน้ำ ชา แม้กระทั่งเบียร์และไวน์ มีเทอร์โมมิเตอร์สำหรับตู้ปลา เทอร์โมมิเตอร์สำหรับดินพิเศษ และตู้ฟักไข่ เครื่องวัดอุณหภูมิยังมีขายทั่วไป ตู้แช่แข็ง, ตู้เย็นและห้องใต้ดินและห้องใต้ดิน
ตามกฎแล้วการติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์นั้นไม่ยากทางเทคโนโลยี อย่างไรก็ตาม อย่าลืมว่าเฉพาะการติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์ที่ปฏิบัติตามกฎทั้งหมดเท่านั้นที่รับประกันความน่าเชื่อถือและความทนทานของการทำงาน ควรคำนึงด้วยว่าเทอร์โมมิเตอร์เป็นอุปกรณ์เฉื่อยเช่น เวลาในการอ่านค่าประมาณ 10 - 20 นาทีขึ้นอยู่กับความแม่นยำที่ต้องการ ดังนั้น อย่าคาดหวังให้เทอร์โมมิเตอร์เปลี่ยนค่าที่อ่านได้ในขณะที่นำออกจากบรรจุภัณฑ์หรือติดตั้ง
โดย คุณสมบัติการออกแบบมีเทอร์โมมิเตอร์ประเภทต่อไปนี้:

เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวเป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบแก้วแบบเดียวกับที่มองเห็นได้แทบทุกที่ เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวสามารถเป็นได้ทั้งแบบใช้ในครัวเรือนและแบบทางเทคนิค (เช่น เทอร์โมมิเตอร์แบบ ttzh เป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวทางเทคนิค) เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวทำงานตามรูปแบบที่ง่ายที่สุด - เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ปริมาตรของของเหลวภายในเทอร์โมมิเตอร์จะเปลี่ยนไป และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ของเหลวจะขยายตัวและคืบคลานขึ้น และในทางกลับกันเมื่ออุณหภูมิลดลง โดยปกติเทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวจะใช้แอลกอฮอล์หรือปรอท

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบ Manometric ได้รับการออกแบบมาสำหรับการวัดระยะไกลและการลงทะเบียนอุณหภูมิของก๊าซ ไอระเหย และของเหลว ในบางกรณี เทอร์โมมิเตอร์วัดความดันด้วยเครื่อง Manometric จะทำโดยใช้อุปกรณ์พิเศษที่แปลงสัญญาณเป็นไฟฟ้าและช่วยให้ควบคุมอุณหภูมิได้

การทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบ manometric ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาความดันของสารทำงานในปริมาตรปิดของอุณหภูมิ เครื่องวัดอุณหภูมิก๊าซของเหลวและการควบแน่นขึ้นอยู่กับสถานะของสารทำงาน

โครงสร้างเป็นระบบปิดผนึกซึ่งประกอบด้วยกระบอกสูบที่เชื่อมต่อด้วยเส้นเลือดฝอยกับเกจวัดความดัน หลอดไฟแช่อยู่ในวัตถุที่ใช้วัด และเมื่ออุณหภูมิของสารทำงานเปลี่ยนแปลง ความดันจะเปลี่ยนใน ระบบปิดซึ่งส่งผ่านท่อเส้นเลือดฝอยไปยังมาโนมิเตอร์ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ เทอร์โมมิเตอร์วัดค่ามาโนเมทริกสามารถบันทึกได้เอง บ่งชี้ ไม่มีสเกลพร้อมทรานสดิวเซอร์ในตัวสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกลของการวัด

ข้อดีของเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้คือความเป็นไปได้ของการใช้งานในวัตถุระเบิด ข้อเสีย ได้แก่ ระดับความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิต่ำ (1.5, 2.5) ความจำเป็นในการตรวจสอบเป็นระยะ ๆ ความซับซ้อนของการซ่อมแซม ขนาดใหญ่หลอดไฟ

สารเทอร์โมเมตริกสำหรับเทอร์โมมิเตอร์วัดค่าแก๊สคือไนโตรเจนหรือฮีเลียม คุณสมบัติของเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวค่อนข้างมาก ขนาดใหญ่กระเปาะและเป็นผลให้การวัดความเฉื่อยที่สำคัญ ช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -50 ถึง +600 องศาเซลเซียส เครื่องวัดอุณหภูมิจะสม่ำเสมอ

สำหรับเทอร์โมมิเตอร์วัดความดันของเหลว สารเทอร์โมอิเล็กทริก ได้แก่ ปรอท โทลูอีน โพรพิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ เนื่องจากของเหลวมีค่าการนำความร้อนสูง เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวจึงมีความเฉื่อยน้อยกว่าแบบแก๊ส แต่มีความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรง สิ่งแวดล้อมข้อผิดพลาดของเครื่องมือสูงขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากความยาวของเส้นเลือดฝอยสำหรับเทอร์โมมิเตอร์วัดความดันของเหลวจะใช้อุปกรณ์ชดเชย ช่วงการวัดอุณหภูมิ (พร้อมสารปรอท) คือตั้งแต่ -30 ถึง +600 องศาเซลเซียส เครื่องวัดอุณหภูมิจะสม่ำเสมอ ในเทอร์โมมิเตอร์วัดความดันแบบควบแน่น โพรเพนของเหลวเดือดต่ำ เอทิลอีเทอร์ อะซิโตน ฯลฯ ถูกนำมาใช้ การเติมหลอดไฟเกิดขึ้นที่ 70% ส่วนที่เหลือถูกไอน้ำของสารเทอร์โมอิเล็กทริก

หลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์แบบควบแน่นขึ้นอยู่กับความดันไออิ่มตัวของของเหลวเดือดต่ำกับอุณหภูมิ ซึ่งไม่รวมอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมต่อการอ่านเทอร์โมมิเตอร์ หลอดของเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้มีขนาดค่อนข้างเล็ก ด้วยเหตุนี้ เทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้จึงมีความเฉื่อยน้อยที่สุดของเทอร์โมมิเตอร์วัดค่ามาโนเมตริกทั้งหมด นอกจากนี้ เครื่องวัดอุณหภูมิ manometric แบบควบแน่นยังมีความไวสูง เนื่องจากการพึ่งพาความดันไออิ่มตัวต่ออุณหภูมิแบบไม่เชิงเส้น ช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -50 ถึง +350°C เครื่องชั่งของเทอร์โมมิเตอร์ไม่สม่ำเสมอ

เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานทำงานเนื่องจากคุณสมบัติที่รู้จักกันดีของร่างกายในการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ ในเทอร์โมมิเตอร์แบบโลหะ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ในเทอร์โมมิเตอร์แบบเซมิคอนดักเตอร์ความต้านทานจะลดลง

เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานโลหะทำจากลวดทองแดงบางหรือลวดแพลตตินั่มใส่ในกล่องฉนวนไฟฟ้า

หลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์แบบเทอร์โมอิเล็กทริกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวนำที่ไม่เหมือนกันสองตัวเพื่อสร้างแรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟเมื่อจุดเชื่อมต่อจุดต่อถูกทำให้ร้อน ในกรณีนี้ ตัวนำจะเรียกว่าเทอร์โมอิเล็กโทรด และโครงสร้างทั้งหมดเรียกว่าเทอร์โมคัปเปิล ในเวลาเดียวกัน ค่าของแรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำเทอร์โมอิเล็กโทรด และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทางแยกร้อนและทางแยกเย็น ดังนั้น เมื่อวัดอุณหภูมิของหัวต่อร้อน อุณหภูมิของหัวต่อเย็นจะคงที่หรือถูกแก้ไขสำหรับการเปลี่ยนแปลง

อุปกรณ์ดังกล่าวช่วยให้คุณสามารถวัดอุณหภูมิจากระยะไกลได้ในระยะหลายร้อยเมตร ในเวลาเดียวกัน มีเพียงเซ็นเซอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิขนาดเล็กมากเท่านั้นที่อยู่ในห้องควบคุม และตัวบ่งชี้จะอยู่ในอีกห้องหนึ่ง

มีไว้สำหรับส่งสัญญาณอุณหภูมิที่ตั้งไว้ และเมื่อถึงอุณหภูมิ เพื่อเปิดหรือปิดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง เทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กโทรคอนแทคใช้ในระบบเพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ตั้งแต่ -35 ถึง +300°C ในห้องปฏิบัติการ อุตสาหกรรม กำลังไฟฟ้า และการติดตั้งอื่นๆ

สั่งทำเทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กโทรคอนแทคตามคำสั่ง ข้อมูลจำเพาะรัฐวิสาหกิจ เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวแบ่งโครงสร้างเป็น 2 ประเภท:

— เครื่องวัดอุณหภูมิพร้อมอุณหภูมิสัมผัสที่ปรับได้ด้วยตนเอง

— เทอร์โมมิเตอร์ที่มีอุณหภูมิสัมผัสคงที่หรือที่ตั้งไว้ล่วงหน้า สิ่งเหล่านี้เรียกว่าคอนแทคเตอร์ความร้อน

เทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลมีความแม่นยำสูง ความเร็วสูง เครื่องใช้ที่ทันสมัย. พื้นฐานของเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลคือตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลที่ทำงานบนหลักการมอดูเลต พารามิเตอร์ของเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลนั้นขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอย่างสมบูรณ์

เทอร์โมมิเตอร์แบบควบแน่นทำงานโดยใช้การพึ่งพาความดันไออิ่มตัวของของเหลวเดือดต่ำกับอุณหภูมิ เครื่องมือเหล่านี้มีความไวมากกว่าเทอร์โมมิเตอร์ทั่วไปอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความดันไอขึ้นอยู่กับของเหลวที่ใช้ เช่น เอทิลอีเทอร์ เมทิลคลอไรด์ เอทิลคลอไรด์ อะซิโตน เป็นแบบไม่เป็นเชิงเส้น ด้วยเหตุนี้ เครื่องชั่งเทอร์โมมิเตอร์จึงถูกวางแผนอย่างไม่สม่ำเสมอ

เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊สทำงานบนหลักการของการพึ่งพาอาศัยกันระหว่างอุณหภูมิและความดันของสารเทอร์โมเมตริก ซึ่งปราศจากความเป็นไปได้ของการขยายตัวอย่างอิสระเมื่อถูกความร้อนในพื้นที่จำกัด

งานของเขาขึ้นอยู่กับความแตกต่างในการขยายตัวทางความร้อนของสารที่ทำเพลตขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนที่ใช้ เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือเดินทะเลและแม่น้ำ, อุตสาหกรรม, โรงไฟฟ้านิวเคลียร์, สำหรับการวัดอุณหภูมิในตัวกลางของเหลวและก๊าซ

เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิกประกอบด้วยแถบโลหะบางๆ สองแถบ เช่น ทองแดงและเหล็ก เมื่อถูกความร้อน การขยายตัวของพวกมันจะเกิดขึ้นไม่เท่ากัน พื้นผิวเรียบของเทปถูกยึดติดกันอย่างแน่นหนาในขณะที่ระบบ bimetallic ของเทปสองเทปถูกบิดเป็นเกลียวและปลายด้านหนึ่งของเกลียวนั้นได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนา เมื่อขดลวดเย็นลงหรือให้ความร้อน ริบบ้อนที่ทำจากโลหะต่างกันจะหดตัวหรือขยายออกไปจนถึงระดับที่แตกต่างกัน เป็นผลให้เกลียวบิดหรือคลายตัว ตัวชี้ที่ติดอยู่กับปลายเกลียวอิสระจะแสดงผลการวัด

เครื่องวัดอุณหภูมิควอทซ์

เทอร์โมมิเตอร์แบบควอตซ์ทำงานบนพื้นฐาน การพึ่งพาอุณหภูมิความถี่เรโซแนนซ์ของเพียโซควอทซ์ ข้อเสียที่สำคัญเทอร์โมมิเตอร์แบบควอตซ์คือความเฉื่อยซึ่งถึงหลายวินาทีและความไม่เสถียรเมื่อทำงานกับอุณหภูมิที่สูงกว่า 100oC

เครื่องวัดอุณหภูมิของเหลวและแก๊ส

เทอร์โมมิเตอร์เหลว - อุปกรณ์สำหรับการวัดอุณหภูมิตามหลักการทำงาน การขยายตัวทางความร้อนของเหลว เทอร์โมมิเตอร์เหลวเป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบอ่านค่าโดยตรง

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมและห้องปฏิบัติการเพื่อวัดอุณหภูมิในช่วงตั้งแต่ –200 ถึง 750 °C เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวคือถังแก้วใส (ซึ่งแทบจะไม่มีควอตซ์) ที่มีเส้นเลือดฝอย

สเกล °C ถูกนำไปใช้กับเส้นเลือดฝอยที่มีผนังหนาโดยตรง (เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบแท่งเหลว) หรือกับเพลตที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนา (เทอร์โมมิเตอร์เหลวที่มีสเกลภายนอก รูปที่ a) เทอร์โมมิเตอร์เหลวที่มีสเกลฝังอยู่ (รูปที่ b) มีเคสแก้ว (ควอตซ์) ภายนอก ของเหลวเทอร์โมเมตริกจะเติมทั้งอ่างเก็บน้ำและส่วนหนึ่งของเส้นเลือดฝอย เทอร์โมมิเตอร์เหลวบรรจุเพนเทน (ตั้งแต่ -200 ถึง 20 ° C), เอทิลแอลกอฮอล์ (จาก -80 ถึง 70 ° C), น้ำมันก๊าด (จาก -20 ถึง 300 ° C), ปรอท (จาก -) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับช่วงการวัด 35 ถึง 750 ° C) C) เป็นต้น

เทอร์โมมิเตอร์เหลวแบบปรอทที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากปรอทยังคงเป็นของเหลวในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -38 ถึง 356 ° C ที่ ความดันปกติและสูงถึง 750 °C โดยมีแรงดันเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ซึ่งเติมไนโตรเจนในเส้นเลือดฝอย) นอกจากนี้ ปรอทยังทำความสะอาดได้ง่าย ไม่ทำให้กระจกเปียก และไอของปรอทในเส้นเลือดฝอยจะสร้างแรงดันต่ำ เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวทำจากแก้วบางชนิดและต้องผ่านกรรมวิธีพิเศษ การรักษาความร้อน(“อายุ”) ซึ่งกำจัดการเปลี่ยนแปลงของจุดศูนย์ของมาตราส่วนที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ของเทอร์โมมิเตอร์ (ต้องป้อนการแก้ไขสำหรับการเลื่อนจุดศูนย์ของมาตราส่วนเพื่อการวัดที่แม่นยำ) เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวมีสเกลด้วย ราคาต่างกันดิวิชั่นตั้งแต่ 10 ถึง 0.01 °С ความแม่นยำของเทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวนั้นพิจารณาจากค่าของการแบ่งส่วนของสเกล เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำและสะดวก ใช้เทอร์โมมิเตอร์เหลวที่มีมาตราส่วนสั้นลง ที่แม่นยำที่สุดมีจุด 0 °C บนมาตราส่วนโดยไม่คำนึงถึงช่วงอุณหภูมิที่ทำเครื่องหมายไว้ ความแม่นยำในการวัดขึ้นอยู่กับความลึกของการแช่เทอร์โมมิเตอร์เหลวในตัวกลางที่วัดได้ ควรจุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในส่วนที่นับของมาตราส่วนหรือตามเส้นที่ทำเครื่องหมายไว้เป็นพิเศษบนมาตราส่วน (เทอร์โมมิเตอร์แบบหางเหลว) หากไม่สามารถทำได้ จะมีการแนะนำการแก้ไขสำหรับคอลัมน์ที่ยื่นออกมา ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่วัดได้ อุณหภูมิของคอลัมน์ที่ยื่นออกมา และความสูงของเสา ข้อเสียเปรียบหลักของเทอร์โมมิเตอร์เหลวคือความเฉื่อยทางความร้อนที่สำคัญและขนาดที่ไม่สะดวกในการทำงานเสมอไป เทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวที่มีการออกแบบพิเศษ ได้แก่ เทอร์โมมิเตอร์อุตุนิยมวิทยา (ของการออกแบบพิเศษ มีไว้สำหรับการวัดอุตุนิยมวิทยาส่วนใหญ่ที่สถานีอุตุนิยมวิทยา), การแพร่กระจาย (เทอร์โมมิเตอร์เบ็คมันน์, เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทที่มีสเกลฝังที่ใช้วัดความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย), การแพทย์ ฯลฯ ปรอททางการแพทย์ เครื่องวัดอุณหภูมิมีมาตราส่วนสั้นลง (34-42 ° C) และช่วงมาตราส่วน 0.1 ° C พวกเขาทำงานบนหลักการของเทอร์โมมิเตอร์สูงสุด - คอลัมน์ปรอทในเส้นเลือดฝอยยังคงอยู่ที่ระดับการเพิ่มขึ้นสูงสุดเมื่อถูกความร้อนและไม่ตกจนกว่าเทอร์โมมิเตอร์จะถูกเขย่า

เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส

อุปกรณ์สำหรับการวัดอุณหภูมิซึ่งการทำงานจะขึ้นอยู่กับความดันหรือปริมาตรของก๊าซในอุดมคติกับอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่ใช้บ่อยที่สุดคือปริมาตรคงที่ ข้าว.) ซึ่งเป็นบอลลูนที่เติมแก๊ส 1 ปริมาตรคงที่เชื่อมต่อด้วยท่อบาง 2 พร้อมอุปกรณ์ 3 สำหรับวัดความดัน ในเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของแก๊สในกระบอกสูบจะเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของความดัน เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สสามารถวัดอุณหภูมิได้ในช่วงตั้งแต่ ~2K ถึง 1300 K ความแม่นยำที่ทำได้สูงสุดของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่วัดได้คือ 3 10 -3 - 2 10 -2 องศาเทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่มีความแม่นยำสูงเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อน เมื่อวัดอุณหภูมิพวกเขาคำนึงถึง: การเบี่ยงเบนของคุณสมบัติของก๊าซที่เติมอุปกรณ์จากคุณสมบัติของก๊าซในอุดมคติ; การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของกระบอกสูบเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง การปรากฏตัวของสิ่งเจือปนในก๊าซโดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบแน่น การดูดซับ (การดูดซับโดยของแข็งหรือของเหลวของสารจากสิ่งแวดล้อม) และการดูดซับก๊าซโดยผนังของกระบอกสูบ การแพร่กระจาย (การแทรกซึมซึ่งกันและกันของสารสัมผัสซึ่งกันและกันเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคของสาร) ของก๊าซผ่านผนังตลอดจนการกระจายอุณหภูมิตามท่อเชื่อมต่อ

ความต้านทานความร้อน.

เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน (หรือที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน) เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดอุณหภูมิ หลักการทำงานของอุปกรณ์คือการเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าของโลหะผสม เซมิคอนดักเตอร์ และโลหะบริสุทธิ์ (เช่น ไม่มีสิ่งเจือปน) ด้วยอุณหภูมิ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเทอร์โมมิเตอร์คือตัวต้านทานซึ่งทำจากฟิล์มหรือลวดโลหะ และขึ้นอยู่กับความต้านทานไฟฟ้าต่ออุณหภูมิ ลวดพันบนโครงแข็งที่ทำจากควอตซ์ ไมกา หรือพอร์ซเลน และหุ้มด้วยปลอกโลหะ (แก้ว ควอตซ์) ตัวต้านทานความร้อนที่ได้รับความนิยมมากที่สุดทำจากแพลตตินัม แพลตตินัมทนต่อการเกิดออกซิเดชัน มีเทคโนโลยีสูง และมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง บางครั้งใช้เทอร์โมมิเตอร์ทองแดงหรือนิกเกิล เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมักใช้ในการวัดอุณหภูมิในช่วงตั้งแต่ลบ 263 C ถึงบวก 1,000 C เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานทองแดงมีช่วงที่เล็กกว่ามาก - จากลบ 50 ถึงบวก 180 C เท่านั้น ข้อกำหนดหลักสำหรับการออกแบบเทอร์โมมิเตอร์ก็คือ จะต้องมีความอ่อนไหวและมั่นคงเพียงพอ กล่าวคือ เพียงพอสำหรับความแม่นยำในการวัดที่ต้องการในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดภายใต้สภาวะการใช้งานที่เหมาะสม เงื่อนไขการใช้งานสามารถเป็นได้ทั้งในสภาพแวดล้อมที่ดีและไม่เอื้ออำนวย - สภาพแวดล้อมที่รุนแรง การสั่นสะเทือน ฯลฯ โดยทั่วไปแล้ว เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานจะทำงานร่วมกับโพเทนชิโอมิเตอร์ (องค์ประกอบความต้านทานที่ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงทางกลไก อุปกรณ์สำหรับวัด EMF แรงดันไฟฟ้าโดยวิธีการชดเชย) โลโกมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดอัตราส่วนของปริมาณไฟฟ้าสองค่า) สะพานวัด ความแม่นยำในการวัดเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน (ความต้านทานความร้อน) นั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของอุปกรณ์เหล่านี้ เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีได้หลายแบบ: พื้นผิว แบบเกลียว แบบเสียบ แบบต่อด้วยดาบปลายปืน หรือสายต่อ ความต้านทานความร้อนสามารถใช้วัดอุณหภูมิในตัวกลางของเหลวและก๊าซ ในสภาพอากาศ เทคโนโลยีทำความเย็นและทำความร้อน การสร้างเตาหลอม วิศวกรรมเครื่องกล ฯลฯ

เทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลเป็นเทอร์โมอิเลเมนต์ที่ใช้ในการวัดและแปลงอุปกรณ์ หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าความร้อนหรือความเย็นสัมผัสระหว่างตัวนำที่แตกต่างกันในสารเคมีหรือ คุณสมบัติทางกายภาพมาพร้อมกับการปรากฏตัวของแรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟ (thermopower) เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยโลหะสองชิ้นเชื่อมที่ปลายด้านหนึ่ง ส่วนนี้วางไว้ในตำแหน่งที่วัดอุณหภูมิ ปลายอิสระสองด้านเชื่อมต่อกับวงจรการวัด (มิลลิโวลต์มิเตอร์) เทอร์โมคัปเปิลที่พบบ่อยที่สุดคือแพลตตินั่ม-แพลตตินั่ม-โรเดียม (PP), โครเมียม-อะลูมิเนียม (XA), โครเมล-โคเปล (XK) (โคเพล - โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล ~ 43% Ni และ ~ 0.5% Mn), ค่าคงที่ของเหล็ก (LC) .

เทอร์โมคัปเปิลใช้ในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย ดังนั้นเทอร์โมคัปเปิลที่ทำจากทองคำเจือด้วยเหล็ก (เทอร์โมอิเล็กโทรดที่ 2 - ทองแดงหรือโครเมียม) ครอบคลุมช่วง 4-270 K, ทองแดง - ค่าคงที่ 70-800 K (ค่าคงที่เป็นโลหะผสมที่ทนความร้อนตาม Cu (59%) ด้วยการเติม ของ Ni (39 -41%) และ 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 ของตัวนำเทอร์โมคัปเปิลโลหะมักจะอยู่ในช่วง 5-60 mV . ความแม่นยำในการกำหนดอุณหภูมิด้วยความช่วยเหลือนั้นตามกฎแล้ว K หลายตัวและสำหรับเทอร์โมคัปเปิลบางตัวจะถึง ~ 0.01 K แรงเคลื่อนไฟฟ้า A เทอร์โมคัปเปิลที่ทำจากเซมิคอนดักเตอร์อาจมีลำดับความสำคัญสูงกว่า แต่เทอร์โมคัปเปิลดังกล่าวมีนัยสำคัญ ความไม่แน่นอน

เทอร์โมคัปเปิลใช้ในอุปกรณ์วัดอุณหภูมิและในอุปกรณ์ต่างๆ ระบบอัตโนมัติการจัดการและการควบคุม เมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์วัดทางไฟฟ้า (มิลลิโวลต์มิเตอร์ โพเทนชิออมิเตอร์) เทอร์โมคัปเปิลจะสร้างเทอร์โมมิเตอร์แบบเทอร์โมอิเล็กทริก

อุปกรณ์วัดเชื่อมต่อกับปลายเทอร์โมอิเล็กโทรด (หน้าสัมผัส (โดยทั่วไปคือจุดเชื่อมต่อ) ขององค์ประกอบนำไฟฟ้าที่ก่อตัวเป็นเทอร์โมคัปเปิล) ( ข้าว. , ก) หรืออยู่ในความไม่ต่อเนื่องของหนึ่งในนั้น ( ข้าว. , ข) . เมื่อทำการวัดอุณหภูมิ ทางแยกจุดใดจุดหนึ่งจะถูกเทอร์โมสตัทแบบสัมผัส (ปกติที่ 273 K) ขึ้นอยู่กับการออกแบบและวัตถุประสงค์ เทอร์โมคัปเปิลมีความโดดเด่น: จุ่มและพื้นผิว มีปลอกธรรมดา กันระเบิด กันความชื้นหรืออื่น ๆ (แบบผนึกหรือไม่ผนึก) รวมทั้งไม่มีปลอก สามัญ ทนการสั่นสะเทือนและทนต่อแรงกระแทก เครื่องเขียนและแบบพกพา ฯลฯ

การเพิ่มเพดานอุณหภูมิทำให้เกิดปัญหาในการวัดอุณหภูมิที่สูง การวัดที่แม่นยำจำเป็นต้องมีการกำหนดมาตรฐานของเครื่องมือวัดอย่างรอบคอบ ซึ่งจะให้การประเมินความถูกต้องของผลลัพธ์และความสามารถในการเปรียบเทียบกับข้อมูลของผู้เขียนคนอื่นๆ สำหรับการกำหนดมาตรฐานจะใช้การหลอม (แช่แข็ง) จุดเดือดและสามจุดของสาร "อ้างอิง" บางอย่าง จุดอ้างอิงหลักถูกกำหนดไว้ในมาตราส่วนอุณหภูมิเชิงปฏิบัติสากลปี 1968 (IRTS-68)

สำหรับอุณหภูมิที่สูงมาก (เกิน 3000 K) จะใช้โลหะผสมทังสเตนหลายชนิด คู่ที่ใช้กันมากที่สุดคือทังสเตนโดยเติมรีเนียม 3% - ทังสเตนด้วยการเติมรีเนียม 25% ที่มีเทอร์โมอีเอ็มเอฟใกล้กับ 40 mV ที่อุณหภูมิ จำกัด 2573 เค โมลิบดีนัมสามารถทำงานได้ถึง 3300 K แต่มีมาก thermoEMF ต่ำ (8.24 mV ที่ 3273 K) เทอร์โมคัปเปิลเหล่านี้ทำงานได้เฉพาะในไฮโดรเจน ก๊าซเฉื่อยบริสุทธิ์ หรือสุญญากาศเท่านั้น

บรรยาย 3

ออปติคัลไพโรมิเตอร์

ที่อุณหภูมิสูงมาก การวัดด้วยออปติคัลไพโรมิเตอร์เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดและมักเป็นวิธีเดียวที่เป็นไปได้ วิธีนี้ใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1200 K แต่พื้นที่การใช้งานหลักคือการวัดอุณหภูมิที่สูงกว่าค่านี้ ข้อดีของไพโรมิเตอร์คือการวัดโดยไม่ใช้ การสัมผัสทางกายภาพกับวัตถุและ ความเร็วสูงข้อเสียคือปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการแผ่รังสี: ตัวอย่างต้องเป็นวัตถุสีดำ (การแผ่รังสีเท่ากับ 1) หรืออยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนกับวัตถุสีดำ หรือต้องทราบค่าการแผ่รังสีของตัวอย่าง

Pyrometry ต้องใช้การวัดฟลักซ์การแผ่รังสี ซึ่งอาจทำได้โดยการเปรียบเทียบด้วยสายตาของฟลักซ์ที่ไม่รู้จักกับจากหลอดไฟที่มีลักษณะเฉพาะที่ทราบ (ไพโรมิเตอร์แบบมองเห็นหรือแบบอัตนัย) หรือโดยการใช้เครื่องรับทางกายภาพเพื่อจุดประสงค์นี้ (โฟโตอิเล็กทริกหรือไพโรมิเตอร์เชิงวัตถุ)

โดยคำนึงถึงกฎการแผ่รังสี ไพโรมิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

1. Spectral pyrometers ทำงานในแถบสเปกตรัมแคบๆ ที่มีประสิทธิภาพ ความยาวคลื่นแทบไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ เมื่อทราบการแผ่รังสีสเปกตรัม สามารถคำนวณอุณหภูมิที่แท้จริงได้ เนื่องจากรังสีที่วัดได้เป็นไปตามกฎของพลังค์ ไพโรมิเตอร์เหล่านี้จึงสามารถปรับเทียบได้ที่จุดคงที่จุดเดียว

ข้าว. 1. เครื่องวัดความสว่างของภาพ

1 - แหล่งกำเนิดรังสี

2 – ระบบแสง, เลนส์ไพโรมิเตอร์

3 - หลอดไส้มาตรฐาน

4 - กรองด้วยแบนด์วิดท์ที่แคบ

5 - ช่องมองภาพ

6 - รีโอสแตทที่ควบคุมกระแสไส้หลอด

7 – เครื่องมือวัด

ตัวอย่างคือ ไพโรมิเตอร์ความสว่าง ซึ่งให้ความแม่นยำสูงสุดในการวัดอุณหภูมิในช่วง 103-104 เค ในไพโรมิเตอร์ความสว่างที่มองเห็นได้ง่ายที่สุดที่มีเส้นใยหายไป เลนส์จะโฟกัสภาพของร่างกายภายใต้การศึกษาบนระนาบที่ ไส้หลอด (ริบบิ้น) ของหลอดไส้อ้างอิงตั้งอยู่ ผ่านเลนส์ใกล้ตาและฟิลเตอร์สีแดงที่ให้คุณเลือกขอบเขตสเปกตรัมที่แคบใกล้กับความยาวคลื่น λe = 0.65 µm (ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพ) , ด้ายจะถูกตรวจสอบกับพื้นหลังของภาพของร่างกายและโดยการเปลี่ยนกระแสไส้หลอดความสว่างของด้ายและร่างกายจะเท่ากัน มาตราส่วนของอุปกรณ์ที่บันทึกกระแสไส้หลอดมักจะถูกปรับเทียบใน ° C หรือ K และในขณะที่ความสว่างเท่ากัน อุปกรณ์จะแสดงอุณหภูมิความสว่างที่เรียกว่า ( Tb) ตัว. อุณหภูมิร่างกายที่แท้จริง ตู่ถูกกำหนดบนพื้นฐานของกฎการแผ่รังสีความร้อนของ Kirchhoff และ Planck ตามสูตร:

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

ที่ไหน ค 2= 0,014388 ม×K , α λ , T - ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของร่างกาย λ e - ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพของไพโรมิเตอร์ ความแม่นยำของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับความเข้มงวดของการปฏิบัติตามเงื่อนไขการวัดเป็นหลัก (α λ , T , λ ee เป็นต้น) ในเรื่องนี้พื้นผิวที่สังเกตจะได้รับรูปร่างของโพรง ข้อผิดพลาดของเครื่องมือหลักเกิดจากความไม่เสถียรของหลอดไฟอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังสามารถแนะนำข้อผิดพลาดที่สังเกตได้ ลักษณะเฉพาะตัวสายตาของผู้สังเกต

2. ความละเอียดอ่อนที่สุด (แต่ก็แม่นยำน้อยที่สุดด้วย) คือ pyrometers ของรังสีหรือ pyrometers ของรังสีทั้งหมดที่บันทึกการแผ่รังสีทั้งหมดของร่างกาย ไพโรมิเตอร์รังสีทั้งหมดครอบคลุมช่วงสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่าง โดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่น การแผ่รังสีที่วัดได้นั้นเป็นไปตามกฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ [กฎของการแผ่รังสีของวัตถุสีดำ: พลังงานรังสีของวัตถุสีดำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ผิวและกำลังที่สี่ของอุณหภูมิร่างกาย P=ST 4] และสามารถคำนวณอุณหภูมิที่แท้จริงได้จากค่าความแผ่รังสีรวมของ ตัวอย่าง. เลนส์ของไพโรมิเตอร์รังสีจะโฟกัสการแผ่รังสีที่สังเกตได้ไปยังเครื่องรับ (โดยปกติคือเทอร์โมพิลลาร์หรือโบโลมิเตอร์) ซึ่งเป็นสัญญาณที่บันทึกโดยอุปกรณ์ที่ปรับเทียบกับรังสีของวัตถุสีดำและแสดงอุณหภูมิการแผ่รังสี T r. อุณหภูมิที่แท้จริงถูกกำหนดโดยสูตร:

T=α เสื้อ -1/4 *T r , (2)

โดยที่ α T คือสัมประสิทธิ์การดูดซึมทั้งหมดของร่างกาย ไพโรมิเตอร์แบบฉายรังสีสามารถวัดอุณหภูมิได้ตั้งแต่ 200°C ในอุตสาหกรรม ไพโรมิเตอร์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบตรวจสอบและควบคุม สภาพอุณหภูมิกระบวนการทางเทคโนโลยีต่างๆ

3. ไพโรมิเตอร์แบบแถบสเปกตรัมทำงานในแถบสเปกตรัมที่กว้างกว่า พวกมันมีความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก การแก้ไขอุณหภูมิทำได้โดยการรวมตัวเลขของเส้นโค้งทดลองของการแผ่รังสีสเปกตรัมเท่านั้น

4. ไพโรมิเตอร์สองสี (สีหรืออัตราส่วน) สิ่งเหล่านี้คือไพโรมิเตอร์แบบสเปกตรัมหรือแถบสเปกตรัมที่ใช้อัตราส่วนของการแผ่รังสีที่วัดได้ในแถบสเปกตรัมสองแถบที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดอุณหภูมิ สำหรับแถบสเปกตรัมแคบ การแก้ไขอุณหภูมิสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วนของการแผ่รังสีสเปกตรัมสำหรับความยาวคลื่นที่มีประสิทธิผลสองช่วง ไพโรมิเตอร์เหล่านี้จะกำหนดอัตราส่วนของความสว่าง ซึ่งมักจะอยู่ในบริเวณสีน้ำเงินและสีแดงของสเปกตรัม ข 1(λ1, ต)/ ข 2(λ2, ตู่) (เช่น สำหรับความยาวคลื่น λ1= 0.48 µm และ λ2= 0.60 ไมครอน). มาตราส่วนของอุปกรณ์ได้รับการปรับเทียบเป็น °C และแสดงอุณหภูมิสี Tc อุณหภูมิที่แท้จริง ตู่ร่างกายถูกกำหนดโดยสูตร

(3)

ไพโรมิเตอร์สีมีความแม่นยำน้อยกว่า มีความไวน้อยกว่า และซับซ้อนกว่าไพโรมิเตอร์ที่มีความสว่าง ใช้ในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน

ความไวของไพโรมิเตอร์สีในช่วง 1300 ถึง 4000 K คือตั้งแต่ 2 ถึง 10 K หากมีการดูดกลืนรังสีที่รุนแรง ไพโรมิเตอร์สีจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าไพโรมิเตอร์ประเภทอื่นๆ ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ข้อสันนิษฐานของการแผ่รังสีที่เท่ากันสำหรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองช่วงมักไม่เป็นความจริง

ที่ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดความแม่นยำในการทดลองโดยไพโรมิเตอร์มาตรฐานคือ 0.04 K ที่ 1230 K และ 2 K ที่ 3800 K เห็นได้ชัดว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุความแม่นยำดังกล่าวในการศึกษาทั่วไป สามารถเพิ่มขีดจำกัดการวัดสูงสุดของไพโรมิเตอร์ได้โดยใช้ตัวกรองความหนาแน่นเป็นกลาง เอกสารนี้อธิบายเครื่องมือวัดความเที่ยงตรงที่สามารถตรวจวัดได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 10,000 K

ในการเปรียบเทียบฟลักซ์การแผ่รังสีจากตัวอย่างและจากหลอดไฟ สามารถใช้ตัวรับทางกายภาพ (เซ็นเซอร์) แทนตามนุษย์ได้ สิ่งนี้จะเพิ่มความเร็วและความแม่นยำของการวัด และยังขยายขอบเขตไปในทิศทางที่มากกว่า อุณหภูมิต่ำเนื่องจากความไวของเซ็นเซอร์ต่อรังสีอินฟราเรด

spectral pyrometer ที่แม่นยำมากเป็นเครื่องมือที่ใช้หลักการนับโฟตอน ให้การวัดในช่วง 1400 ถึง 2200 K ด้วยความแม่นยำ 0.5 ถึง 1.0 K ตามลำดับตามข้อกำหนดของ IPTS-68 ในไพโรมิเตอร์ส่วนใหญ่ ฟลักซ์การแผ่รังสีที่ไม่รู้จัก (ที่วัด) จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับฟลักซ์การแผ่รังสีของหลอดไฟ และความแม่นยำในการวัดจะขึ้นอยู่กับลักษณะของหลอดไฟ โดยที่สาเหตุหลักของข้อผิดพลาดคือการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์การแผ่รังสี ในไพโรมิเตอร์ที่นับโฟตอน ฟลักซ์การแผ่รังสีของตัวอย่างจะถูกวัดโดยตรงและการสอบเทียบต้องการจุดคงที่เพียงจุดเดียว (จุดหลอมเหลวของทองคำ) และแหล่งกำเนิดรังสีที่ปรับได้แต่ไม่ได้สอบเทียบ

นอกจากนี้ยังมีวิธีการวัดที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมอีกจำนวนหนึ่งที่ใช้เมื่อวิธีการทั่วไปไม่สามารถทำได้หรือมีข้อผิดพลาดมากเกินไป นี่คือการใช้การขึ้นกับอุณหภูมิของการขยายสายในตัวส่งและในตัวดูดซับ (ขีดจำกัดอุณหภูมิด้านบนคือ 1300 K เท่านั้น) นอกจากนี้ยังเป็นเทอร์โมมิเตอร์วัดเสียงที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแรงดันรบกวนความต้านทานไฟฟ้า (ขีดจำกัดในทางปฏิบัติ 1800 K) เครื่องวัดอุณหภูมิประเภทนี้ใช้ในการวัดอุณหภูมิด้วยการแช่แข็งได้สำเร็จ ความแม่นยำในการวัดคือ 1Ka ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในช่วงตั้งแต่ 300 ถึง 1300 K เท่ากับ ±0.1 K เทอร์โมมิเตอร์แบบอะคูสติกหรืออัลตราโซนิคเหล่านี้ยังเป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบใช้เสียงหรือแบบอัลตราโซนิกโดยอาศัยความเร็วของเสียงกับอุณหภูมิ

วิธีการวัดอุณหภูมิทางอ้อมที่น่าสนใจนั้นขึ้นอยู่กับการกำหนดเส้นกราฟความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์ที่สอดคล้องกันในช่วงเวลาหนึ่งโดยไม่จำเป็นต้องไปถึงอุณหภูมิสมดุลสุดท้าย ซึ่งอาจไม่สามารถยอมรับได้สำหรับเทอร์โมมิเตอร์นี้

เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส

เทอร์โมมิเตอร์แก๊สเป็นอุปกรณ์สำหรับการวัดอุณหภูมิ ซึ่งการทำงานจะขึ้นอยู่กับความดันหรือปริมาตรของแก๊สในอุดมคติกับอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แบบใช้แก๊สที่ใช้กันมากที่สุดคือปริมาตรคงที่ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของแก๊สในกระบอกสูบจะเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของความดัน มาตราส่วนอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สสอดคล้องกับมาตราส่วนอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ เทอร์โมมิเตอร์แก๊สใช้ในการวัดอุณหภูมิสูงถึง 1300 K (เคลวิน)

จากหนังสือ ทุกเรื่อง. เล่ม 1 ผู้เขียน Likum Arkady

ใครเป็นผู้คิดค้นเทอร์โมมิเตอร์? คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่า “ฉันสงสัยว่ามันร้อนแค่ไหน?” หรือ “ฉันสงสัยว่ามันหนาวแค่ไหน?” หากคุณสนใจเรื่องความร้อน ลองจินตนาการถึงช่วงของคำถามที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการชี้แจง! แต่

จากหนังสือสารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (พ.ศ.) ของผู้แต่ง TSB

จากหนังสือสารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (GA) ของผู้แต่ง TSB

จากหนังสือ Great Soviet Encyclopedia (VO) ของผู้แต่ง TSB

จากหนังสือ Great Soviet Encyclopedia (ME) ของผู้แต่ง TSB

จากหนังสือ Great Soviet Encyclopedia (TE) ของผู้แต่ง TSB

จากหนังสือ ทุกเรื่อง. เล่ม 4 ผู้เขียน Likum Arkady

จากหนังสือ สารานุกรมขนาดใหญ่เทคโนโลยี ผู้เขียน ทีมงานผู้เขียน

จากหนังสือ Who's Who in the World of Discoveries and Inventions ผู้เขียน Sitnikov Vitaly Pavlovich

จากหนังสือของผู้เขียน

จากหนังสือของผู้เขียน

จากหนังสือของผู้เขียน

มีเทอร์โมมิเตอร์ที่ไม่มีปรอทหรือไม่? เราเคยชินกับความจริงที่ว่าเทอร์โมมิเตอร์ประกอบด้วยหลอดบาง ๆ ที่เต็มไปด้วยปรอทซึ่งเราไม่ค่อยคิดว่าเหตุใดจึงต้องใช้ปรอทในหลอดนี้นั่นคือวิธีการทำงานของอุปกรณ์นี้ เทอร์โมมิเตอร์หรือเทอร์โมมิเตอร์เป็นเพียงอุปกรณ์

จากหนังสือของผู้เขียน

เทอร์โมมิเตอร์เหลว เทอร์โมมิเตอร์เหลวเป็นเครื่องมือที่ง่ายที่สุดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกสาขาของคอมเพล็กซ์ทางเศรษฐกิจของรัสเซียใน สถาบันทางการแพทย์, ในชีวิตประจำวันสำหรับการวัดอุณหภูมิของอากาศในห้อง (รวมถึงอุตสาหกรรม,

จากหนังสือของผู้เขียน

ปรอทวัดไข้ปรอทวัดไข้ปรอทวัดไข้เป็นอุปกรณ์ที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบเหลวที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิในช่วง 35-750 °C สำหรับอุณหภูมิสูง ปรอทวัดไข้เติมช่องว่างเหนือปรอทด้วยไนโตรเจนแรงดัน

จากหนังสือของผู้เขียน

เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานทำจากโลหะบริสุทธิ์และจากโลหะในซีรีย์เซมิคอนดักเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานได้รับการออกแบบสำหรับการวัดที่เกิดขึ้นกับลักษณะของตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งแสดงถึงความเป็นไปได้

จากหนังสือของผู้เขียน

ใครเป็นผู้คิดค้นเทอร์โมมิเตอร์? คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่า “ฉันสงสัยว่ามันร้อนแค่ไหน?” หรือ “ฉันสงสัยว่ามันหนาวแค่ไหน?” หากคุณสนใจเรื่องความร้อน ลองจินตนาการถึงช่วงของคำถามที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการชี้แจง! แต่

สมการก๊าซในอุดมคติของสถานะ

ทำให้เราสามารถนำมาเป็นปริมาณเทอร์โมเมตริกได้เช่นกัน พี, หรือ วีซึ่งสามารถวัดได้อย่างแม่นยำ

จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าก๊าซที่หายากเพียงพอนั้นใกล้เคียงกับอุดมคติมาก ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นตัววัดอุณหภูมิได้โดยตรง

ด้วยวิธีนี้ หนึ่งมาถึงระดับอุณหภูมิก๊าซในอุดมคติ อุณหภูมิของแก๊สในอุดมคติคืออุณหภูมิที่วัดโดยเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สซึ่งเติมก๊าซที่ผ่านการกรองแล้ว ข้อได้เปรียบของมาตราส่วนอุณหภูมิก๊าซในอุดมคติเหนือระดับอุณหภูมิเชิงประจักษ์อื่นๆ ทั้งหมดคือ จากประสบการณ์ที่แสดงให้เห็น อุณหภูมิ ตู่กำหนดโดยสูตร (4) เล็กน้อยมากขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของก๊าซที่เติมถังเทอร์โมมิเตอร์แก๊ส การอ่านเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สต่างๆ เมื่อวัดอุณหภูมิของร่างกายเดียวกันนั้นแตกต่างกันเล็กน้อย

ในทางปฏิบัติมักใช้เทอร์โมมิเตอร์แก๊ส ด้วยวิธีดังต่อไปนี้: ปริมาณแก๊ส วีคงที่ จากนั้นความดันที่วัดได้ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิ พี.

กฎของชาร์ลสำหรับจุดอ้างอิงในกรณีนี้จะมีรูปแบบดังนี้

ที่ไหน พี 1 - ความดันของมวลก๊าซจำนวนหนึ่งใกล้กับอุดมคติที่อุณหภูมิของน้ำแข็งละลาย ตู่ 1 ; R 2 - แรงดันที่จุดเดือดของน้ำ ตู่ 2 .

สามารถเลือกระดับอุณหภูมิตามคำจำกัดความเพื่อให้ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิที่ระบุเท่ากับ 100 นั่นคือ

มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่าความดัน R 2 คือ 1.3661 มากกว่า Rหนึ่ง . ดังนั้นในการคำนวณ ตู่ 2 และ ตู่ 1 เรามีสองสมการ: K และ . วิธีการแก้ปัญหาของพวกเขาให้ ตู่ 1 = 273.15 เค; ตู่ 2 \u003d 373.15 ก.

ในการตรวจวัดอุณหภูมิของร่างกาย จะถูกนำไปสัมผัสกับเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊ส และหลังจากสร้างสมดุลทางความร้อนแล้ว ความดันจะถูกวัด Rแก๊สในเทอร์โมมิเตอร์ ในกรณีนี้อุณหภูมิของร่างกายจะถูกกำหนดโดยสูตร

จากนี้ไปว่าเมื่อ ตู่=0 R=0. อุณหภูมิที่สอดคล้องกับความดันศูนย์ ในอุดมคติก๊าซเรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์และอุณหภูมิที่วัดจากศูนย์สัมบูรณ์เรียกว่าอุณหภูมิสัมบูรณ์ แนวคิดของอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ถูกนำมาใช้บนพื้นฐานของการอนุมาน ในความเป็นจริง เมื่อเราเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ มีความเบี่ยงเบนจากกฎมากขึ้นเรื่อยๆ ก๊าซในอุดมคติก๊าซเริ่มควบแน่น การพิสูจน์อย่างเข้มงวดของการมีอยู่ของอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์นั้นขึ้นอยู่กับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ระดับเคลวิน

(สเกลอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกสัมบูรณ์)

ใน SI ได้มีการตกลงที่จะกำหนดมาตราส่วนอุณหภูมิโดยจุดอ้างอิงหนึ่งจุด ซึ่งนำมาเป็นจุดสามจุดของน้ำ ที่เรียกว่าสเกลอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกสัมบูรณ์ หรือสเกลเคลวิน ถือว่าอุณหภูมิของจุดนี้เท่ากับ 273.16 เคพอดี

ตัวเลือกดังกล่าว ค่าตัวเลขทำขึ้นเพื่อให้ช่วงเวลาระหว่างจุดหลอมเหลวปกติของน้ำแข็งกับจุดเดือดของน้ำคือ 100 K โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แก๊สในอุดมคติอย่างแม่นยำที่สุด สิ่งนี้กำหนดความต่อเนื่องของมาตราส่วนเคลวินด้วยมาตราส่วนที่ใช้ก่อนหน้านี้โดยมีจุดคงที่สองจุด การวัดแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิของจุดหลอมเหลวปกติของน้ำแข็งและจุดเดือดของน้ำในระดับที่อธิบายไว้จะอยู่ที่ประมาณ 273.15 และ 373.15 K ตามลำดับ

มาตราส่วนอุณหภูมิที่กำหนดในลักษณะนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติส่วนบุคคลของสารเทอร์โมเมตริก

อุณหภูมิอุณหพลศาสตร์สัมบูรณ์ ตู่นับในระดับนี้เป็นการวัดความเข้มของการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายของโมเลกุลและเป็นฟังก์ชันโมโนโทนิกของพลังงานภายใน สำหรับก๊าซในอุดมคตินั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับพลังงานภายใน ()

มันได้รับชื่อ "เทอร์โมไดนามิก" เพราะสามารถได้รับอย่างสมบูรณ์โดยอิสระจากการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์อย่างหมดจดบนพื้นฐานของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

มาตราส่วนเทอร์โมไดนามิกสัมบูรณ์เป็นมาตราส่วนอุณหภูมิหลักในวิชาฟิสิกส์ ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมกับเทอร์โมมิเตอร์แก๊ส สเกลนี้แทบไม่แตกต่างจากสเกลอุณหภูมิแก๊สในอุดมคติ

อุณหภูมิเซลเซียส ( t, ) เชื่อมต่อกับ ตู่(ใน K) ความเท่าเทียมกัน

และเค

ประเภทของเทอร์โมมิเตอร์

ไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้โดยตรง ดังนั้นการกระทำของเทอร์โมมิเตอร์จึงขึ้นอยู่กับต่างๆ ปรากฏการณ์ทางกายภาพขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ: การขยายตัวทางความร้อนของของเหลว ก๊าซและของแข็ง การเปลี่ยนแปลงของความดันก๊าซหรือไออิ่มตัวตามอุณหภูมิ ความต้านทานไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าความร้อน ความไวต่อสนามแม่เหล็ก ฯลฯ

หน่วยหลักของอุปกรณ์ทั้งหมดสำหรับการวัดอุณหภูมิคือองค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อน ซึ่งรับรู้ถึงคุณสมบัติทางเทอร์โมเมตริก และอุปกรณ์การวัดที่เกี่ยวข้อง (เกจวัดแรงดัน โพเทนชิออมิเตอร์ สะพานวัด มิลลิโวลต์มิเตอร์ ฯลฯ)

มาตรฐานของเทอร์โมมิเตอร์ที่ทันสมัยคือเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สที่มีปริมาตรคงที่ (ความดันคือปริมาณเทอร์โมเมตริก) ด้วยความช่วยเหลือของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊ส อุณหภูมิจะถูกวัดในช่วงกว้าง: ตั้งแต่ 4 ถึง 1,000 เค เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สมักจะใช้เป็นเครื่องมือหลัก ตามการปรับเทียบเทอร์โมมิเตอร์รองที่ใช้โดยตรงในการทดลอง

เทอร์โมมิเตอร์รอง เทอร์โมมิเตอร์เหลว เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน และเทอร์โมอิเลเมนต์ (เทอร์โมคัปเปิล) ถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุด

ในเทอร์โมมิเตอร์แบบเหลว ตัวเทอร์โมมิเตอร์มักจะเป็นปรอทหรือ เอทานอล. โดยปกติเทอร์โมมิเตอร์เหลวจะใช้ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 125 ถึง 900 K ขีด จำกัด ล่างของอุณหภูมิที่วัดได้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของของเหลว ขีด จำกัด บน - โดยคุณสมบัติของแก้วเส้นเลือดฝอย

	ในเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน ตัวเทอร์โมเมตริกเป็นโลหะหรือสารกึ่งตัวนำซึ่งความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้วยอุณหภูมิวัดโดยใช้วงจรบริดจ์ (ดูรูป) เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานจากโลหะใช้ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 70 ถึง 1300 K ตั้งแต่เซมิคอนดักเตอร์ (เทอร์มิสเตอร์) - ในช่วง 150 ถึง 400 K และเทอร์โมมิเตอร์แบบคาร์บอน - จนถึงอุณหภูมิฮีเลียมเหลว
	แพร่หลายใน การวัดอุณหภูมิได้รับเทอร์โมมิเตอร์ตามเทอร์โมคัปเปิล ที่นี่ ทางแยกสองทางของโลหะที่ไม่เหมือนกันทำหน้าที่เป็นตัววัดความร้อน หากตัวนำสองตัวเชื่อมต่อกันตามแบบแผน (ดูรูป) จากนั้นโวลต์มิเตอร์ในวงจรจะลงทะเบียนแรงดันไฟฟ้าซึ่งหมายความว่า

ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทางแยกที่ 1 และ 2 หากอุณหภูมิของทางแยกจุดใดจุดหนึ่งคงที่ การอ่านค่าโวลต์มิเตอร์จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของทางแยกที่สองเท่านั้น เครื่องวัดอุณหภูมิดังกล่าวสะดวกอย่างยิ่งต่อการใช้งานในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง - ประมาณ 700-2300 K.

อย่างมาก อุณหภูมิสูงวัสดุหลอมเหลวและเทอร์โมมิเตอร์แบบอธิบายไม่สามารถใช้ได้ ในกรณีนี้ ร่างกายเองซึ่งต้องวัดอุณหภูมินั้นจะถูกนำมาเป็นร่างกายเทอร์โมเมตริก และพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากร่างกายจะถูกนำมาเป็นปริมาณเทอร์โมเมตริก ตามกฎการแผ่รังสีที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับอุณหภูมิของร่างกาย คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยน้ำหนักและการวัดได้กำหนดมาตราส่วนอุณหพลศาสตร์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,064 อย่างแม่นยำบนพื้นฐานของกฎการแผ่รังสี เครื่องมือที่ใช้วัดพลังงานรังสีเรียกว่าไพโรมิเตอร์

ที่อุณหภูมิต่ำมาก (> 1 K) ไม่สามารถใช้วิธีการวัดอุณหภูมิตามปกติได้เนื่องจากการปรับอุณหภูมิให้เท่ากันเมื่อสัมผัสเกิดขึ้นช้ามากและนอกจากนี้ค่าเทอร์โมเมตริกตามปกติจะไม่เหมาะสม ( ตัวอย่างเช่น แรงดันแก๊สต่ำมาก ความต้านทานแทบไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ ) ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ร่างกายเองก็ถูกนำมาเป็นร่างกายเทอร์โมเมตริก และลักษณะของคุณสมบัติของมัน เช่น แม่เหล็ก จะถูกนำมาเป็นปริมาณเทอร์โมเมตริก