Mga modernong paraan ng pagsukat ng temperatura. Mga pamamaraan at paraan ng pagsukat ng temperatura pangkalahatang impormasyon. Mga pagkakamali ng mga thermometer ng likidong salamin

FEDERAL AGENCY PARA SA EDUKASYON
State Educational Institution of Higher Professional Education Rybinsk State Aviation Technological Academy na pinangalanang P.A. Solovyova.
Faculty of Social and Economics
Departamento - Organisasyon ng Produksyon at Pamamahala ng Kalidad
TRABAHO NG KURSO
MGA PARAAN AT MGA TOOL NG PAGSUKAT
MGA PARAAN AT PARAAN NG PAGSUKAT NG TEMPERATURA. BENTE AT DISADVANTAGE NG BAWAT PARAAN. METROLOGICAL SUPPORT NG MGA INSTRUMENTO SA PAGSUKAT.
Paliwanag na tala
Nakumpleto ni: UKT-06 group student		Danilo M.I.
“___”__________ 2008
Sinuri ni: Senior Lecturer		Lebedeva I.G.
“___”__________ 2008
Rybinsk 2008

Panimula

Ang mataas na pagganap, matipid at ligtas na operasyon ng mga teknolohikal na yunit sa industriya ng mechanical engineering ay nangangailangan ng paggamit ng makabagong pamamaraan at paraan ng pagsukat ng mga dami na nagpapakilala sa progreso ng proseso ng produksyon at ang kalagayan ng kagamitan.

Ang mga pangunahing parameter (dami) na kailangang subaybayan sa panahon ng pagpapatakbo ng mga yunit ay ang temperatura ng iba't ibang media; daloy, presyon, komposisyon ng mga gas at likido; komposisyon ng metal; geometric na sukat ng mga pinagsamang produkto. Ang mga awtomatikong instrumento ay sumusukat sa temperatura: sa mga nagtatrabaho na puwang ng mga metalurhiko na hurno, smelted at pinainit na metal, mga elemento ng refractory masonry, ang disenyo ng mga regenerator at recuperator, pati na rin ang mga produktong pagkasunog ng gasolina.

Mga pamamaraan at teknikal na paraan
mga sukat ng temperatura

1.1 PAGSUKAT NG TEMPERATURA

Mayroong dalawang pangunahing paraan upang sukatin ang mga temperatura - contact at non-contact. Ang mga pamamaraan ng pakikipag-ugnay ay batay sa direktang pakikipag-ugnay ng isang transduser sa pagsukat ng temperatura sa bagay na pinag-aaralan, bilang isang resulta kung saan ang isang estado ng thermal equilibrium ay nakakamit sa pagitan ng transduser at ng bagay. Ang pamamaraang ito ay may sariling mga disadvantages. Ang field ng temperatura ng isang bagay ay nabaluktot kapag ang isang thermal sensor ay ipinasok dito. Ang temperatura ng transduser ay palaging naiiba mula sa tunay na temperatura ng bagay. Ang pinakamataas na limitasyon ng pagsukat ng temperatura ay nililimitahan ng mga katangian ng mga materyales kung saan ginawa ang mga sensor ng temperatura. Bilang karagdagan, ang isang bilang ng mga problema sa pagsukat ng temperatura sa mga hindi naa-access na bagay na umiikot sa mataas na bilis ay hindi malulutas ng paraan ng pakikipag-ugnay.

Ayon sa prinsipyo ng operasyon, ang lahat ng mga thermometer ay nahahati sa mga sumusunod na grupo, na ginagamit para sa iba't ibang mga saklaw ng temperatura:

1 Mga pagpapalawak ng thermometer mula -260 hanggang +700 °C, batay sa mga pagbabago sa dami ng mga likido o

mga solido na may mga pagbabago sa temperatura.

2 Manometric thermometer mula -200 hanggang +600 °C, sinusukat ang temperatura batay sa presyon

likido, singaw o gas sa saradong dami mula sa mga pagbabago sa temperatura.

3. Mga karaniwang electrical resistance thermometer mula -270 hanggang +750 °C, nagko-convert

isang pagbabago sa temperatura sa isang pagbabago sa electrical resistance ng mga conductor o semiconductors.

4. Thermoelectric thermometers (o pyrometers), standard mula -50 hanggang +1800 °C, batay

pagbabagong-anyo kung saan nakasalalay ang pagtitiwala ng halaga ng electromotive force sa temperatura ng junction

hindi magkatulad na mga konduktor.

Radiation pyrometer mula 500 hanggang 100,000 °C, batay sa pagsukat ng temperatura ayon sa halaga

intensity ng nagniningning na enerhiya na ibinubuga ng isang pinainit na katawan,

Mga thermometer batay sa electrophysical phenomena mula -272 hanggang +1000 °C (thermal noise

thermoelectric converter, volumetric resonant thermal converter, nuclear resonant

1.2 Mga paraan ng pagsukat ng temperatura

Upang matukoy ang temperatura ng isang katawan, kinakailangan na pumili ng isang pamantayan ng temperatura, iyon ay, isang katawan na, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ekwilibriyo at medyo madaling kopyahin, ay magkakaroon ng isang tiyak na halaga ng temperatura. Ang halaga ng temperatura na ito ay ang reference point ng kaukulang sukat ng temperatura - isang nakaayos na pagkakasunud-sunod ng mga halaga ng temperatura na nagbibigay-daan sa iyo upang mabilang ang temperatura ng isang partikular na katawan. Ang sukatan ng temperatura ay nagbibigay-daan sa iyo na hindi direktang matukoy ang temperatura ng katawan sa pamamagitan ng direktang pagsukat ng alinman sa mga pisikal na parameter nito na nakadepende sa temperatura.

Ang mga katangian ng tubig ay kadalasang ginagamit upang makakuha ng sukat ng temperatura. Ang mga natutunaw na punto ng yelo at ang kumukulong punto ng tubig sa normal na presyon ng atmospera ay pinili bilang mga reference point sa modernong (ngunit hindi kinakailangang orihinal) na mga kaliskis ng temperatura na iminungkahi ni Anders Celsius (1701 - 1744), René Antoine Ferchaux Reaumur (1683 - 1757), Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736). Ang huli ay lumikha ng unang praktikal na mga thermometer ng alkohol at mercury, na malawakang ginagamit hanggang ngayon. Ang Reaumur at Fahrenheit temperature scales ay kasalukuyang ginagamit sa USA, Great Britain at ilang iba pang bansa.

Ang sukat ng temperatura ng Celsius, na ipinakilala noong 1742, na nagmungkahi ng agwat ng temperatura sa pagitan ng mga temperatura ng pagtunaw ng yelo at pagkulo ng tubig sa normal na presyon (1 atm o 101,325 Pa) na hahatiin sa isang daang pantay na bahagi (degrees Celsius), ay malawakang ginagamit ngayon. , bagama't sa isang mas pinong anyo, kapag ang isang degree Celsius ay itinuturing na katumbas ng isang kelvin (tingnan sa ibaba). Sa kasong ito, ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo ay kinukuha na 0 oC, at ang kumukulo na punto ng tubig ay nagiging humigit-kumulang katumbas ng 99.975 oC. Ang mga pagwawasto na lumitaw sa kasong ito, bilang isang panuntunan, ay hindi makabuluhan, dahil ang karamihan sa mga ginamit na alkohol, mercury at elektronikong thermometer ay walang sapat na katumpakan (dahil ito ay karaniwang hindi kinakailangan). Nagbibigay-daan ito sa iyo na huwag pansinin ang napakaliit na pagwawasto na ito.

Mula nang ipakilala ang International System of Units (SI), dalawang sukat ng temperatura ang inirerekomenda para magamit. Ang unang sukat ay thermodynamic, na hindi nakadepende sa mga katangian ng substance na ginamit (working fluid) at ipinakilala sa pamamagitan ng Carnot cycle. Ang sukat ng temperatura na ito ay tinalakay nang detalyado sa Ikatlong Kabanata. Tandaan lamang natin na ang yunit ng temperatura sa sukat ng temperatura na ito ay isang kelvin (1 K), isa sa pitong base unit sa SI system. Ang yunit na ito ay pinangalanan sa English physicist na si William Thomson (Lord Kelvin) (1824 - 1907), na bumuo ng iskala na ito at pinananatiling pareho ang yunit ng temperatura gaya ng sa Celsius temperature scale. Ang pangalawang inirerekomendang sukat ng temperatura ay ang internasyonal na praktikal. Ang sukat na ito ay may 11 reference point - ang mga temperatura ng mga phase transition ng isang bilang ng mga purong sangkap, at ang mga halaga ng mga temperatura na ito ay patuloy na pinipino. Ang yunit ng pagsukat ng temperatura sa internasyonal na praktikal na sukat ay 1 K din.

Sa kasalukuyan, ang pangunahing reference point ng parehong thermodynamic scale at ang international practical temperature scale ay ang triple point ng tubig. Ang puntong ito ay tumutugma sa mahigpit na tinukoy na mga halaga ng temperatura at presyon kung saan ang tubig ay maaaring sabay na umiral sa solid, likido at gas na estado. Bukod dito, kung ang estado ng isang thermodynamic system ay tinutukoy lamang ng mga halaga ng temperatura at presyon, kung gayon maaari lamang magkaroon ng isang triple point. Sa sistema ng SI, ang temperatura ng triple point ng tubig ay kinukuha na 273.16 K sa presyon na 609 Pa.

Bilang karagdagan sa pagtukoy ng mga reference point na tinutukoy gamit ang isang pamantayan ng temperatura, kinakailangan na pumili ng isang thermodynamic na pag-aari ng katawan, na inilarawan ng isang pisikal na dami, ang pagbabago nito ay isang tanda ng isang pagbabago sa temperatura o isang thermometric sign. Ang ari-arian na ito ay dapat na medyo madaling kopyahin, at ang pisikal na dami ay dapat na madaling masusukat. Ang pagsukat sa tinukoy na pisikal na dami ay nagbibigay-daan sa amin upang makakuha ng isang hanay ng mga punto ng temperatura (at ang kanilang mga katumbas na halaga ng temperatura) na intermediate na may paggalang sa mga reference point.

Ang isang katawan na ang thermometric na katangian ay ginagamit upang masukat ang temperatura ay tinatawag na isang thermometric body.

Ang mga palatandaan ng thermometric ay maaaring mga pagbabago sa: ang dami ng isang gas o likido, ang electrical resistance ng mga katawan, ang pagkakaiba sa electrical potential sa interface sa pagitan ng dalawang conducting body, atbp. Ang mga instrumento para sa pagsukat ng temperatura (thermometer) na naaayon sa mga katangiang ito ay: gas at mercury thermometer, thermometer na gumagamit ng thermoresistance o thermocouple bilang sensor.

Sa pamamagitan ng pagdadala ng isang thermometric body (thermometer sensor) sa isang estado ng thermal contact sa katawan na ang temperatura ay kailangang sukatin, posible, batay sa zero na batas ng thermodynamics, na igiit na pagkatapos ng sapat na oras upang maitatag ang thermodynamic equilibrium, ang kanilang magiging pantay ang temperatura. Nagbibigay-daan ito sa iyo na magtalaga ng parehong halaga ng temperatura sa katawan gaya ng ipinapakita ng thermometer.

Ang isa pang paraan ng pagsukat ng temperatura ay ipinatupad sa mga pyrometer - mga aparato para sa pagsukat ng temperatura ng ningning ng mga katawan batay sa intensity ng kanilang thermal radiation. Sa kasong ito, ang isang estado ng balanse ng thermodynamic system ay nakamit, na binubuo ng pyrometer mismo at ang thermal radiation na natanggap nito. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinalakay nang mas detalyado sa seksyon ng kurso na nakatuon sa mga katangian ng kabuuan ng equilibrium thermal radiation. Sa ngayon ay mapapansin lamang natin na ang optical pyrometry (mga non-contact na pamamaraan para sa pagsukat ng mga temperatura) ay ginagamit sa metalurhiya upang masukat ang temperatura ng mga produktong natunaw at pinagsama, sa mga proseso ng laboratoryo at produksyon kung saan kinakailangan upang sukatin ang temperatura ng mga pinainit na gas, pati na rin sa plasma research.

Ang unang thermometer ay naimbento ni Galileo Galilei (1564 - 1642) at isang gas thermometer.

Ang constant-volume na gas thermometer ay binubuo ng isang thermometric body - isang bahagi ng gas na nakapaloob sa isang sisidlan na konektado ng isang tubo sa isang pressure gauge. Ang sinusukat na pisikal na dami (thermometric na katangian) na nagbibigay ng pagpapasiya ng temperatura ay ang presyon ng gas sa isang tiyak na nakapirming dami. Ang katatagan ng lakas ng tunog ay nakamit sa pamamagitan ng katotohanan na sa pamamagitan ng patayong paggalaw ng kaliwang tubo ang antas sa kanang tubo ng gauge ng presyon ay dinadala sa parehong halaga (marka ng sanggunian) at sa sandaling ito ang pagkakaiba sa taas ng mga antas ng likido sa pressure gauge ay sinusukat. Isinasaalang-alang ang iba't ibang mga pagwawasto (halimbawa, pagpapalawak ng thermal ng mga bahagi ng salamin ng thermometer, adsorption ng gas, atbp.) Ginagawang posible upang makamit ang katumpakan ng pagsukat ng temperatura gamit ang isang pare-pareho ang dami ng thermometer ng gas na katumbas ng isang ikalibo ng isang kelvin.

Ang mga thermometer ng gas ay may kalamangan na ang temperatura na tinutukoy sa kanilang tulong sa mababang densidad ng gas ay hindi nakasalalay sa likas na katangian ng gas na ginamit, at ang sukat ng isang gas thermometer ay tumutugma nang maayos sa ganap na sukat ng temperatura (ito ay tatalakayin nang detalyado sa ibaba) . Sa ikalawang kabanata ay ilalarawan namin nang mas detalyado ang perpektong gas thermometer, na tumutukoy sa ganap na sukat ng temperatura.

Ang mga thermometer ng gas ay ginagamit para sa pagkakalibrate ng iba pang mga uri ng mga thermometer, halimbawa, mga likido. Ang mga ito ay mas maginhawa sa pagsasanay, gayunpaman, ang sukat ng isang likidong thermometer na na-calibrate laban sa isang gas thermometer ay, bilang panuntunan, hindi pantay. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang density ng mga likido ay nakasalalay sa nonlinearly sa kanilang temperatura.

Ang likidong thermometer ay ang pinakakaraniwang ginagamit na thermometer sa pang-araw-araw na buhay, batay sa pagbabago sa dami ng likido kapag nagbabago ang temperatura nito. Sa isang mercury-glass thermometer, ang thermometric body ay mercury na inilagay sa isang glass container na may capillary. Ang thermometric na katangian ay ang distansya mula sa mercury meniscus sa capillary hanggang sa isang arbitrary na nakapirming punto. Ginagamit ang mga thermometer ng mercury sa hanay ng temperatura mula -35 oC hanggang ilang daang digri Celsius. Sa mataas na temperatura ah (higit sa 300 oC), ang nitrogen ay ibinobomba sa capillary (presyon hanggang 100 atm o 107 Pa) upang maiwasang kumulo ang mercury. Ang paggamit ng thallium sa isang likidong thermometer sa halip na mercury ay ginagawang posible na makabuluhang babaan ang mas mababang limitasyon ng pagsukat ng temperatura sa -59 oC.

Ang iba pang mga uri ng karaniwang ginagamit na likidong thermometer ay alkohol (-80 oC hanggang +80 oC) at pentane (-200 oC hanggang +35 oC). Tandaan na ang tubig ay hindi maaaring gamitin bilang isang thermometric body sa isang likidong thermometer: ang dami ng tubig ay unang bumaba sa pagtaas ng temperatura at pagkatapos ay tumataas, na ginagawang imposibleng gamitin ang dami ng tubig bilang isang thermometric na tampok.

Sa pag-unlad ng teknolohiya ng pagsukat, ang pinaka-maginhawang teknikal na mga uri ng mga thermometer ay naging mga kung saan ang thermometric sign ay isang electrical signal. Ito ay mga thermal resistance (metal at semiconductor) at thermocouples.

Sa isang metal resistance thermometer, ang pagsukat ng temperatura ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay ng pagtaas ng resistensya ng metal sa pagtaas ng temperatura. Para sa karamihan ng mga metal na malapit sa temperatura ng silid, ang dependence na ito ay malapit sa linear, at para sa mga purong metal ang relatibong pagbabago sa kanilang resistensya na may pagtaas sa temperatura ng 1 K (temperatura coefficient of resistance) ay may halagang malapit sa 4 * 10-3 1/K . Ang thermometric na katangian ay ang electrical resistance ng isang thermometric body - isang metal wire. Ang pinakakaraniwang ginagamit na mga wire ay platinum wire, pati na rin ang copper wire o ang kanilang iba't ibang mga haluang metal. Ang saklaw ng paggamit ng naturang mga thermometer ay mula sa mga temperatura ng hydrogen (~20 K) hanggang sa daan-daang degrees Celsius. Sa mababang temperatura sa mga metal na thermometer, ang pagtitiwala ng paglaban sa temperatura ay nagiging makabuluhang nonlinear, at ang thermometer ay nangangailangan ng maingat na pagkakalibrate.

Sa isang semiconductor resistance thermometer (thermistor), ang pagsukat ng temperatura ay batay sa kababalaghan ng pagbaba sa paglaban ng mga semiconductor na may pagtaas ng temperatura. Dahil ang temperatura koepisyent ng paglaban ng mga semiconductor sa ganap na halaga ay maaaring makabuluhang lumampas sa kaukulang koepisyent ng mga metal, ang sensitivity ng naturang mga thermometer ay maaaring makabuluhang lumampas sa sensitivity ng mga metal thermometer.

Ang mga espesyal na ginawang semiconductor thermal resistors ay maaaring gamitin sa mababang (helium) na temperatura sa pagkakasunud-sunod ng ilang kelvin. Gayunpaman, dapat itong isaalang-alang na ang mga depekto ay nangyayari sa maginoo na mga resistor ng semiconductor dahil sa pagkakalantad sa mababang temperatura. Ito ay humahantong sa pagkasira sa reproducibility ng mga resulta ng pagsukat at nangangailangan ng paggamit ng mga espesyal na napiling semiconductor na materyales sa mga thermal resistance.

Ang isa pang prinsipyo ng pagsukat ng temperatura ay ipinatupad sa mga thermocouple. Ang thermocouple ay isang electrical circuit na hinangin mula sa dalawang magkaibang metal conductor, ang isang junction ay nasa sinusukat na temperatura (measuring junction), at ang isa naman (free junction) ay nasa kilalang temperatura, halimbawa, sa room temperature. Dahil sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga junction, lumilitaw ang isang electromotive force (thermo-EMF), ang pagsukat na ginagawang posible upang matukoy ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga junction, at, dahil dito, ang temperatura ng pagsukat ng junction.

Sa naturang thermometer, ang thermometric body ay ang junction ng dalawang metal, at ang thermometric feature ay ang thermo-EMF na lumalabas sa circuit. Ang sensitivity ng mga thermocouples ay mula sa mga yunit hanggang sa daan-daang μV/K, at ang hanay ng mga sinusukat na temperatura ay mula sa ilang sampu ng Kelvin (liquid nitrogen temperature) hanggang isa at kalahating libong degrees Celsius. Para sa mataas na temperatura, ginagamit ang mga thermocouple na gawa sa mga marangal na metal. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga thermocouple ay batay sa mga junction ng mga sumusunod na materyales: tanso-constantan, iron-constantan, chromel-alumel, platinum-rhodium-platinum.

Dapat pansinin na ang isang thermocouple ay maaari lamang masukat ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng pagsukat at libreng mga junction. Ang libreng junction ay karaniwang matatagpuan sa temperatura ng silid. Samakatuwid, upang sukatin ang temperatura gamit ang isang thermocouple, kinakailangan na gumamit ng karagdagang thermometer upang matukoy ang temperatura ng silid o isang sistema upang mabayaran ang mga pagbabago sa temperatura ng libreng kantong.

Sa radio engineering, ang konsepto ng temperatura ng ingay ay madalas na ginagamit, katumbas ng temperatura kung saan ang isang risistor ay dapat na pinainit, na tumugma sa input resistance ng isang electronic device, upang ang thermal noise power ng device na ito at ang risistor ay pantay sa isang tiyak na frequency band. Ang posibilidad ng pagpapakilala ng gayong konsepto ay dahil sa proporsyonalidad ng average na lakas ng ingay (ang average na parisukat ng boltahe ng ingay sa paglaban sa kuryente) sa ganap na temperatura ng paglaban. Pinapayagan nito ang boltahe ng ingay na magamit bilang isang thermometric signature para sa pagsukat ng temperatura. Ginagamit ang mga thermometer ng ingay upang sukatin ang mababang temperatura (sa ibaba ng ilang kelvin), gayundin sa astronomiya ng radyo upang sukatin ang temperatura ng radiation (liwanag) ng mga bagay sa kalawakan

1.2.1 DESCRIPTION NG PRINSIPYO NG NON-CONTACT NA PARAAN NG PAGSUKAT NG TEMPERATURE

Ang mga thermopiles ay mga thermoelement na konektado sa serye, na gumagamit ng kilalang Seebeck effect. Ang thermoelement ay binubuo ng dalawang electrically conductive na materyales, na nakaayos sa anyo ng conductive track at kung saan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa isang punto (ang tinatawag na hot junction). Kung, dahil sa mga panlabas na impluwensya, ang isang pagkakaiba sa temperatura ay lumitaw sa pagitan ng punto ng contact (mainit na kantong) at parehong bukas na dulo (malamig na kantong), pagkatapos ay isang boltahe ng ilang millivolts ang lilitaw sa magkabilang dulo ng mga thermoelement.

Sa isang paraan ng pagsukat ng temperatura na hindi nakikipag-ugnay, ang pagtaas sa temperatura ng "hot junction" point ay sanhi ng pagsipsip ng infrared radiation. Ang bawat bagay ay naglalabas ng infrared na ilaw, at ang enerhiya ng liwanag na ito ay tumataas habang tumataas ang temperatura ng bagay. Batay sa epektong ito, sinusukat ng mga module ng Thermopile ang radiated na kapangyarihan at sa gayon ay tinutukoy ang temperatura ng bagay na may mataas na katumpakan.

1.2.2 LUMINESCENT NA PARAAN NG PAGSUKAT NG TEMPERATURE

Ang mga pamamaraan ng luminescent para sa pagsukat ng temperatura ay batay sa pagdepende sa temperatura ng intensity ng luminescent radiation ng ilang phosphors, na ginagamit sa iba't ibang mga sensor ng pagsukat ng temperatura at thermal coatings.

non-induction (i.e. hindi madaling kapitan sa impluwensya ng electromagnetic induction); maliit na sukat ng sensor, pagkalastiko, lakas ng makina, mataas na paglaban sa kaagnasan, atbp.

1. Thermal radiation sensor. Bilang mga aparato para sa pagsukat ng temperatura, ang mga fiber-optic na sensor batay sa thermal radiation ay maaaring gamitin, ang kakanyahan nito, partikular na isiniwalat, ay ang mga sumusunod. Ang sangkap na pinag-aaralan sa temperaturang higit sa 0 K, dahil sa mga thermal vibrations ng mga atom at molekula, ay naglalabas ng thermal radiation. Ang enerhiya ng radiation ay tumataas habang ang temperatura ay tumataas, at ang wavelength kung saan ang radiation ay pinakamataas na bumababa. Alinsunod dito, upang matukoy ang temperatura, maaari mong gamitin ang formula ng Planck para sa enerhiya ng thermal radiation ng isang itim na katawan sa isang nakapirming wavelength o wave range.

Ang pangunahing bentahe ng pamamaraang ito ay ang posibilidad ng pagsukat ng di-contact ng mataas na temperatura. Depende sa hanay ng mga sinusukat na temperatura, pinipili ang mga light detector at optical fiber. Ang hanay ng pagsukat ng temperatura para sa mga fiber-optic radiation sensor ay mula 400 hanggang 2000 °C. Kapag gumagamit ng mga optical fiber na transparent sa mga infrared ray na may wavelength na 2 microns o higit pa, maaaring masukat ang mas mababang temperatura.

2. Sensor batay sa liwanag na pagsipsip ng isang semiconductor. Ang mga fiber-optic sensor ay kilala rin, ang pagpapatakbo nito ay batay sa mga optical na katangian ng ilang mga semiconductors. Ang semiconductor na ginamit ay may limitadong wavelength ng optical absorption spectrum. Para sa liwanag na may wavelength na mas maikli kaysa sa conductor, tumataas ang absorption, at habang tumataas ang temperatura, ang cutoff wavelength ay gumagalaw patungo sa mas mahabang wavelength (mga 3 nm/K). Kapag ang isang sinag mula sa isang pinagmumulan ng liwanag na may radiation spectrum sa paligid ng tinukoy na hangganan ng spectrum ng pagsipsip ay inilapat sa isang semiconductor crystal, ang intensity ng liwanag na dumadaan sa photosensitive na bahagi ng sensor ay bababa sa pagtaas ng temperatura. Batay sa output signal ng detector, ang temperatura ay maaaring maitala gamit ang pamamaraang ito.

Gamit ang pamamaraang ito Maaari mong sukatin ang mga temperatura sa hanay mula 30 hanggang 300 °C na may error na ±0.5 °C.

3. Fluorescence based sensor. Ang sensor na ito ay dinisenyo bilang mga sumusunod. Ang isang fluorescent substance ay inilalapat sa dulo ng optical fiber ng photosensitive na bahagi. Ang fluorescent radiation na nagmumula sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays na isinasagawa ng isang optical fiber ay natatanggap ng parehong hibla. Natutukoy ang signal ng temperatura sa pamamagitan ng pagkalkula ng ratio ng kaukulang mga halaga ng fluorescent radiation intensity para sa isang signal na may wavelength na malakas na nakadepende sa temperatura sa intensity ng signal na may ibang wavelength na mahinang nakadepende sa temperatura.

Ang hanay ng mga temperatura na sinusukat ng naturang sensor ay nasa hanay mula -50 hanggang 200 °C na may error na ±0.1 °C.

Ang paggamit ng mga fiber-optic sensor, para sa lahat ng pagiging kaakit-akit nito, ay ginagawang posible upang masukat ang temperatura lamang sa isang lokal na punto ng isang bagay, na medyo nagpapaliit sa saklaw ng kanilang aplikasyon.

Konklusyon

Ang temperatura ay isa sa mga pangunahing parameter na napapailalim sa kontrol ng mga awtomatikong sistema ng kontrol para sa mga prosesong metalurhiko. Sa mga kondisyon ng agresibong kapaligiran at mataas na temperatura, ang mga photoelectric pyrometer ay pinakaangkop para sa paggamit. Pinapayagan ka nitong kontrolin ang mga temperatura mula 100 hanggang 6000 0C at mas mataas. Ang isa sa mga pangunahing bentahe ng mga aparatong ito ay ang kawalan ng impluwensya ng patlang ng temperatura ng pinainit na katawan sa metro, dahil sa panahon ng proseso ng pagsukat hindi sila direktang nakikipag-ugnay sa bawat isa. Nagbibigay din ang mga photoelectric pyrometer ng tuluy-tuloy na awtomatikong pagsukat at pagtatala ng temperatura, na nagbibigay-daan sa kanilang paggamit sa mga awtomatikong sistema ng kontrol sa proseso nang walang karagdagang gastos para sa pagbili at pagpapanatili ng mga interface device.

Ang pagsusuri ng mga pamamaraan ng pagsukat ng luminescent na ipinakita sa gawaing ito

temperatura kumpara sa mga paraan ng contact ay may parehong mga pakinabang bilang optical pamamaraan. Kasabay nito, hindi gaanong kumplikado sa pag-aayos ng proseso ng pag-aaral ng temperatura at hindi gaanong tumpak kumpara sa iba pang mga optical na pamamaraan. Bilang karagdagan, ang paggamit ng mga katangian ng luminescence ay ginagawang posible na bumuo ng mga pamamaraan para sa pagsukat ng mga patlang ng temperatura ng mga bagay ng kumplikadong geometric na hugis.

Mula sa pagsusuri sa itaas, ang pangangailangan para sa karagdagang pag-unlad at pagpapabuti ng mga teknolohiya sa pagsukat ng temperatura gamit ang mga pamamaraan ng luminescent ay kitang-kita

Listahan ng mga mapagkukunang ginamit.

Preobrazhensky V. P . Mga sukat at instrumento ng thermal. M.: Enerhiya, 1978, - 704 s.

Chistyakov S. F., Radun D. V. Thermal measurements at instruments. M.: Higher School, 1972, - 392

Mga sukat sa industriya: Sanggunian. Ed.

Nikonenko V.A., Sild Yu.A., Ivanov I.A. Pagbuo ng isang metrological support system para sa pagsukat ng mga thermal imaging device. - Teknolohiya sa pagsukat, No. 4, 2004, p. 48-51 metrological ... para sa bawat isa maging temperatura pagbabagong-anyo...

Mga Pasilidad accounting para sa dami ng kuryente at elektrikal na enerhiya
Thesis >> Physics
4 Pagsusuri metrological katangian 4.1... bawat isa ang mga workpiece ay gagawin sa pareho temperatura... Paano dignidad, kaya bahid ... paraan pagsusuri. - M.: Chemistry, 1984. Catalog. Mga aparato at mga pasilidad automation. Bilang 7. M. 1989. Electrical mga sukat ...
Paglalarawan at aplikasyon ng mga pyrometer
Abstract >>
Kumpara sa contact ibig sabihin mga sukat temperatura, ibig sabihin, mga thermometer... mga sukat mawala sa kanila metrological ... bahid pyrometric (non-contact) paraan bago ang mga contact. Bago makipag-ugnayan paraan mga sukat temperatura... batis, bawat mula sa...
Standardisasyon ng katumpakan at teknikal mga sukat
Pagsubok >> Industriya, produksyon
... mga sukat at/o naaangkop mga pasilidad mga sukat. Halimbawa, kapag pagsukat ang haba ay palaging mahalaga temperatura ... dignidad At bahid ... paraan mga oposisyon. METROLOHIKAL MGA KATANGIAN IBIG SABIHIN MGA PAGSUKAT Para sa rate metrological ...

Temperatura ay isang istatistikal na dami na nagpapakilala sa thermal state ng isang katawan at proporsyonal sa average na kinematic energy ng mga molecule ng katawan. Sa likod yunit ng temperatura kunin si kelvin (K). Ang temperatura ay maaari ding ipahayag sa mga digri Celsius (°C). Ang zero ng Kelvin scale ay absolute zero, kaya lahat ng temperatura sa scale na ito ay positibo. Ang relasyon sa pagitan ng mga temperatura t Celsius at T Kelvin ay tinutukoy ng sumusunod na equation:

Imposibleng direktang sukatin ang temperatura, tulad ng mga linear na sukat. Samakatuwid, ang temperatura ay hindi direktang tinutukoy - sa pamamagitan ng mga pagbabago sa mga pisikal na katangian ng iba't ibang mga katawan, na tinatawag na thermometric.

Pagsukat ng temperatura ay nauugnay sa pag-convert ng isang signal ng impormasyon sa pagsukat (temperatura) sa ilang ari-arian na nauugnay sa temperatura.

Para sa mga praktikal na layunin na may kaugnayan sa pagsukat ng temperatura, ang International Temperature Scale (ITS-90) (Fig. 2.89) ay pinagtibay, na ipinag-uutos para sa lahat ng metrological na katawan. Ito ay batay sa isang bilang ng mga reproducible equilibrium states (reference point) ng ilang mga substance, na itinalaga ng ilang partikular na halaga ng temperatura.

kanin. 2.89. na may mga reference point (nakasalungguhit)

Upang sukatin ang temperatura, ang pinakakaraniwang ginagamit na mga pamamaraan ay batay sa:

Sa thermal expansion ng likido, gas at solid na katawan (thermomechanical effect);

Mga pagbabago sa presyon sa loob ng isang closed volume na may mga pagbabago sa temperatura (gauge);

Mga pagbabago sa electrical resistance ng mga katawan na may mga pagbabago sa temperatura (thermistors);

Thermoelectric effect;

Paggamit ng electromagnetic radiation mula sa mga pinainit na katawan.

Ang mga instrumentong idinisenyo upang sukatin ang temperatura ay tinatawag mga thermometer . Nahahati sila sa dalawang malalaking grupo: contact at non-contact.

Pagsukat ng temperatura ng contact.

Ang mga thermometer ng pagpapalawak ay malawakang ginagamit sa pagsasagawa ng mga pagsukat ng temperatura ng contact. Ang mga pangunahing uri ng mga mechanical contact thermometer, ang kanilang mga metrological na katangian, mga pakinabang, disadvantages at saklaw ng aplikasyon ay ipinakita sa Talahanayan. 2.18.

Talahanayan 2.18. Pangunahing metrological na katangian ng mekanikal na contact thermometer

Pangalan ng device	Uri ng device	Mga limitasyon sa pagsukat, °C	Error sa pagsukat,%	Inertia	Mga kalamangan	Bahid	Lugar ng aplikasyon
Mga thermometer ng pagpapalawak ng metal	Dilato metric				Murang, maaasahan, maikling oras ng pagtugon; napakalaking puwersa ng paglilipat	Mababang katumpakan, mataas na pagkawalang-galaw	Mga switch ng temperatura
Mga thermometer ng pagpapalawak ng metal	Bimetal personal				Murang, maaasahan; malalaking puwersa ng paglilipat	Mababang katumpakan	Tinantyang temperatura control, temperatura switch
Mga likidong thermometer	Liquid na baso				Napakamura	Mababang lakas ng makina, walang distansya	Mga thermometer sa laboratoryo, mga thermometer ng sambahayan
	Mga panukat ng likido				Mura, maaasahan, hindi nangangailangan ng panlabas na mapagkukunan ng enerhiya; distansya hanggang 50 m, malalaking puwersa ng pagsasaayos	Ang temperatura ng connecting capillary ay nakakaapekto sa mga pagbabasa ng instrumento	Pang-industriya na thermometer, thermostat
	Mga panukat ng kondensasyon					Nonlinear na static na katangian
Mga thermometer ng gas	Puno ng helium				Ang prinsipyo ng pagsukat ay tumutugma sa pagpapasiya ng thermodynamic na temperatura	Mababang lakas ng makina, mataas na kumplikado ng proseso ng pagsukat	Pag-verify (pag-calibrate) trabaho

Sa istruktura, nahahati sila sa stick (Larawan 2.90, a) at teknikal na may naka-embed na sukat (Larawan 2.90, b). Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay batay sa kaugnayan sa pagitan ng temperatura at dami ng thermometric liquid na nakapaloob sa isang glass shell. Ang likidong thermometer ay binubuo ng isang glass shell 1, isang capillary tube 3, isang reserve reservoir 4 at isang scale 2. Ang thermometric na likido ay pumupuno sa reservoir at bahagi ng capillary tube. Ang libreng puwang sa capillary ay puno ng isang hindi gumagalaw na gas o ang hangin ay tinanggal mula dito.

kanin. 2.90. :

isang - stick; b - teknikal na may naka-embed na sukat; 1 - glass shell; 2 - sukat; 3 - capillary tube; 4 - ekstrang tangke

Ang mga organikong tagapuno ay ginagamit bilang mga thermometric na likido: toluene, ethyl alcohol, kerosene, pentane. Ang pinakamalawak na ginagamit na thermometer ay ang mga puno ng mercury. Ipinaliwanag ito ng mga katangian ng mercury na nasa isang likidong estado sa isang malawak na hanay ng temperatura at hindi sa basang salamin, na nagpapahintulot sa paggamit ng mga capillary na may maliit na diameter ng channel (hanggang sa 0.1 mm) at matiyak ang mataas na katumpakan ng pagsukat. Kaya, ang mga mercury standard thermometer ng 1st category ay may error na 0.002...2°C.

Ang mga organikong tagapuno ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mababang temperatura ng aplikasyon, mas mababang gastos, at mas malaking error sa pagsukat.

Ang mga thermometer ng salamin, depende sa kanilang layunin at lugar ng aplikasyon, ay nahahati sa pamantayan, laboratoryo, teknikal, sambahayan, at meteorolohiko.

Ang mga thermometer sa laboratoryo ay nagbibigay ng mga sukat sa hanay ng temperatura na 0...500°C, na nahahati sa apat na hanay, na nagbibigay-daan sa pagkuha ng error sa pagsukat na hindi hihigit sa ±0.01 °C (0... 60 °C); ±0.02 °C (55... 155 °C); ±0.05°C (140...300°C) at ±0.1°C (300...500°C).

Para sa mga teknikal na layunin, ginagamit lamang ang mga thermometer na may naka-embed na sukat, na may dalawang pagbabago: tuwid at angular. Ang pinahihintulutang error ay karaniwang katumbas ng halaga ng paghahati. Sa panahon ng nakatigil na operasyon sa iba't ibang mga punto ng mga teknolohikal na yunit, ang mga thermometer ay naka-install sa mga espesyal na metal protective cover (casings).

Upang magbigay ng kontrol sa posisyon at mga gawain sa pagbibigay ng senyas sa mga instalasyon ng laboratoryo at pang-industriya, ginagamit ang mga espesyal na electrical contact na teknikal na thermometer ng dalawang uri:

1) na may permanenteng soldered contact na nagbibigay ng pagsasara at pagbubukas ng mga de-koryenteng circuit sa isa, dalawa o tatlong preset na temperatura;

2) na may isang movable contact (gumagalaw sa loob ng capillary gamit ang isang magnet) at isang pangalawang fixed contact, na selyadong sa capillary, na nagsisiguro sa pagsasara at pagbubukas ng electrical circuit sa anumang halaga ng napiling temperatura.

Ang Mercury na gumagalaw sa capillary ay nagbubukas o nagsasara ng mga circuit sa pagitan ng mga contact, kung saan ang DC o AC na boltahe ay ibinibigay at ang pagkarga kung saan ay hindi dapat lumampas sa 0.5 mA sa isang boltahe na hindi hihigit sa 0.3 V.

Bimetallic at dilatometric na mga thermometer ay batay sa pag-aari ng mga solido na baguhin ang kanilang mga linear na sukat sa iba't ibang antas kapag ang kanilang temperatura ay nagbabago.

Karaniwan, ang mga metal at ang kanilang mga haluang metal ay mga materyales na may mataas na temperatura na koepisyent ng linear expansion. Kaya, para sa tanso ito ay katumbas ng (18.3...23.6)*10 -6 °C -1, para sa nickel steel 20*10 -6 °C -1. Kasabay nito, may mga haluang metal na may mababang koepisyent ng linear expansion: Invar alloy - 0.9*10 -6 °C -1, fused quartz - 0.55*10 -6 °C -1.

Sa Fig. . libreng dulo ng plato ay yumuko patungo sa metal na may mas mababang koepisyent, ayon sa Ang magnitude ng paggalaw na ito ay hinuhusgahan ng temperatura.

Ang ganitong uri ng aparato ay madalas na ginagamit bilang isang thermal relay sa mga alarma at awtomatikong kontrol system, pati na rin ang mga kompensator ng temperatura sa mga aparatong pagsukat, halimbawa, sa mga pyrometer ng radiation, mga thermometer ng presyon, atbp.

Sa Fig. 2.91, b ay nagpapakita ng disenyo ng sensitibong elemento ng isang pneumatic dilatometric temperature transducer.

kanin. 2.91. :

a - bimetallic: 1 - tanso; 2 - invar; b - dilatometric: 1 - katawan; 2 - pamalo; 3 - tubo; 4 - bola; 5 - pusher; 6 - tagsibol; 7 - converter

Sa katawan 1, gawa sa tanso (hindi kinakalawang na asero), mayroong isang tubo 3 at isang baras 2 na gawa sa invar (kuwarts). Ang rod 2, sa pamamagitan ng tube 3 at ang pusher 5, sa tulong ng spring 6, ay patuloy na pinindot sa ibabang dulo ng housing 1. Ang bola 4 ay nag-aalis ng hitsura ng backlash sa pagitan ng rod at ng compensation tube, na kung saan ay gawa rin sa tanso at idinisenyo upang alisin ang mga error sa temperatura kapag naka-install sa mga bagay na may iba't ibang kapal ng thermal isolation. Ang pagbabago sa pagkakaiba sa pagitan ng mga elongation ng katawan 1 at ng baras 2, na proporsyonal sa pagbabago sa temperatura ng sinusukat na daluyan, ay binago sa isang pneumatic signal sa converter 7, pinalaki at ipinadala sa isang recording device.

Available din ang mga dilatometric converter na may electrical output signal. Klase 1.5 at 2.5 ng katumpakan ng device na may hanay ng mga sinusukat na temperatura mula -30 hanggang +1000 °C.

Mga likidong manometric thermometer (Larawan 2.92) ay batay sa paggamit ng kaugnayan sa pagitan ng temperatura at presyon ng isang thermometric substance (gas, liquid) na pumupuno sa hermetically sealed thermometer system. Ang thermal system ay binubuo ng isang thermal cylinder 4, isang capillary 5 at isang manometric single- o multi-turn spring 6. Ang capillary 5 ay nagkokonekta sa thermal cylinder sa nakapirming dulo ng manometric spring. Ang gumagalaw na dulo ng spring ay selyadong at sa pamamagitan ng swivel joint 7, ang driver 3, sector 2 ay konektado sa pointer ng device 1.

kanin. 2.92. :

1 - arrow; 2 - sektor; 3 - tali; 4 - thermal cylinder; 5- maliliit na ugat; 6 - tagsibol; 7 - swivel joint

Kapag ang temperatura ng daluyan ay nagbabago, ang presyon ng thermometric substance sa isang closed space ay nagbabago, bilang isang resulta kung saan ang sensitibong elemento (gauge spring) ay deformed at ang libreng dulo nito ay gumagalaw. Ang paggalaw na ito ay na-convert sa isang pag-ikot ng recording needle na may kaugnayan sa scale ng instrumento.

Depende sa thermometric substance, ang mga manometric thermometer ay nahahati sa gas, condensation at liquid.

SA mga thermometer ng gas ang thermal balloon, capillary at gauge spring ay puno ng ilang inert gas (nitrogen, helium, atbp.). Ang hanay ng pagsukat ay napakalawak at mula sa kritikal na temperatura ng gas (nitrogen - 147 °C, helium - 267 °C) hanggang sa temperatura na tinutukoy ng paglaban sa init ng materyal na thermal cylinder.

SA mga thermometer ng condensation Ang mga puspos na singaw ng ilang mababang kumukulo na likido (acetone, methyl chloride, ethyl chloride) ay nagbabago ng presyon sa mga pagbabago sa temperatura. Ang saklaw ng pagsukat ng mga device na ito ay mula 0 hanggang +400 °C na may error sa pagsukat na ±1%.

SA mga likidong thermometer ang thermal system ay puno ng isang mahusay na lumalawak na likido (mercury, kerosene, naphtha, atbp.). Ang saklaw ng pagsukat ng mga device na ito ay mula -30 hanggang +600 °C na may error sa pagsukat na ±1%.

Ang mga pagbabasa ng mga manometric thermometer ay makabuluhang naiimpluwensyahan ng mga panlabas na kondisyon: mga pagbabago sa temperatura ng kapaligiran, iba't ibang taas ng thermal cylinder at tagsibol, pagbabagu-bago sa presyon ng atmospera.

Ang mga Manometric thermometer ay may limitadong haba ng linya ng komunikasyon mula sa thermocylinder hanggang sa indicating device, malaking inertia at dynamic na error.

Klase ng katumpakan ng mga manometric thermometer 1.0; 1.5; 2.5 at 4.0 kapag nagpapatakbo sa hanay ng mga ambient na temperatura mula 5 hanggang 50 ° C at kamag-anak na kahalumigmigan hanggang sa 80%.

Ang mga Manometric thermometer ay ginagamit upang sukatin ang temperatura ng nagpapalamig na tubig, hangin, likido at gas na gasolina, sa mga instalasyon ng refueling, atbp.

Mga thermometer ng paglaban.

Ang isang thermometer ng paglaban ay binubuo ng isang elemento ng sensing sa anyo ng isang thermistor, isang proteksiyon na takip at isang ulo ng koneksyon.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng sensitibong elemento ay batay sa pagtitiwala sa paglaban ng elektrikal ng isang sangkap sa temperatura. Ang mga purong metal ay ginagamit bilang mga materyales para sa kanilang paggawa: platinum, tanso, nikel at semiconductors. Ang Platinum ay ang pangunahing materyal para sa paggawa ng mga thermometer ng paglaban. Ang Germanium, oxides ng tanso at mangganeso, titanium at magnesium ay ginagamit bilang mga sensitibong elemento sa mga thermometer ng paglaban sa semiconductor.

Ang mga pangunahing metrological na katangian ng mga thermometer ng paglaban, ang kanilang mga diagram ng circuit, mga pakinabang, disadvantages at saklaw ng aplikasyon ay ipinakita sa Talahanayan. 2.19.

Talahanayan 2.19. Mga pangunahing metrological na katangian ng mga electric contact thermometer

Talahanayan 2.19. Mga pangunahing metrological na katangian ng mga electric contact thermometer
Mga katangian	Mga thermometer ng paglaban
	metal	semiconductor	pamantayan	sa isang manipis na kaso

Mga limitasyon sa pagsukat, °C
Error sa pagsukat, %
Inertia
Mga kalamangan	Mataas na katumpakan, linear static na katangian	Mataas na sensitivity, posibleng pagsukat ng punto	Murang, magandang static linearity	Lakas, mababang thermal inertia, linear static na katangian
Bahid	Imposibleng sukatin ang temperatura sa isang punto	Nonlinear static na katangian, malaking scatter ng mga parameter, mababang katatagan ng mga parameter sa paglipas ng panahon	Malaking thermal inertia	Hindi kilala
Lugar ng aplikasyon	Enerhiya, tuluy-tuloy na teknolohikal na proseso sa kimika, industriya ng pagkain	Enerhiya, teknolohikal na proseso sa kimika, paggawa ng mga artipisyal na materyales, gamot	Enerhiya, industriya ng proseso, industriya ng pagkain	Enerhiya, tuluy-tuloy na produksyon, kimika, gamot, konstruksiyon, produksyon ng mga artipisyal na materyales

Upang malutas ang iba't ibang mga problema, ang mga thermometer ng paglaban ay nahahati sa sanggunian, kapuri-puri at nagtatrabaho, na, naman, ay nahahati sa laboratoryo at teknikal.

Ang mga thermometer ng paglaban sa sanggunian ay idinisenyo upang magparami at magpadala ng sukat ng MPTS sa hanay na 13.81... ...903.89 K. Ginagamit ang mga thermometer ng paglaban sa platinum bilang reference, pamantayan at mga instrumentong pang-laboratoryo na may mas mataas na katumpakan.

Depende sa disenyo, ang mga thermometer ng teknikal na pagtutol ay nahahati sa: submersible, surface at room; protektado at hindi protektado mula sa mga agresibong kapaligiran; nakatigil at portable; mga thermometer ng 1st, 2nd at 3rd accuracy classes, atbp.

Ang isa sa mga disenyo ng mga thermometer ng paglaban sa industriya na ginagamit upang sukatin ang mga temperatura ng likido at gas na media ay ipinapakita sa Fig. 2.93, a. Ang thermometer ay binubuo ng isang sensitibong elemento 5 na matatagpuan sa isang bakal na proteksiyon na pambalot 3, kung saan ang isang angkop na 2 ay hinangin. Ang mga wire 9, na pinalakas ng mga porselana na kuwintas 4, ay ikonekta ang mga terminal ng sensitibong elemento 5 sa terminal block b, na matatagpuan sa ulo pabahay 1. Mula sa itaas, ang ulo 1 ay sarado na may takip 10 , sa ibaba ay may gland entry 7, kung saan ang cable ng pag-install 8 ay ibinibigay.

Ang sensitibong elemento ng resistance thermometer (Larawan 2.93, b) ay gawa sa manipis na metal wire na 0.03...0.1 mm ang kapal na may non-induction frame o frameless winding.

kanin. 2.93. :

a - disenyo ng thermometer: 1 - katawan ng ulo; 2 - angkop; 3 - proteksiyon na pambalot; 4 - porselana kuwintas; 5 - sensitibong elemento; 6 - terminal block; 7 - pagpasok ng glandula; 8 - cable sa pag-install; 9 - mga wire; 70 - takip; b - disenyo ng sensitibong elemento ng thermometer: 1 - magpakinang; 2 - espasyo; 3 - frame; 4 - platinum spiral; 5 - konklusyon

Ang fused quartz at ceramics batay sa aluminum oxide ay ginagamit bilang isang frame para sa platinum thermometers. Sa mga channel ng frame 3 mayroong apat (o dalawang) platinum spirals 4 na konektado sa serye. itaas na dulo Ang 5 lead ay ibinebenta sa mga spiral, na gawa sa platinum o isang haluang metal ng iridium at radium. Ang espasyo 2 sa pagitan ng mga spiral at ng frame ay puno ng aluminum oxide powder. Ang mga spiral at lead ay inilalagay sa frame gamit ang glaze 1.

Kapag gumagamit ng mga thermometer ng paglaban, ang temperatura ay maaaring hatulan ng pagbabago sa electrical resistance ng sensitibong elemento nito, ang pagbaba ng boltahe dito sa pare-parehong kasalukuyang, o ang kasalukuyang halaga sa pare-parehong boltahe.

Ang pinakalaganap ay ang unang pamamaraan, kapag ang pagbabago sa paglaban ay nagsisilbing sukatan ng temperatura (Larawan 2.94). Sa kasong ito, ang thermistor 1 ay kasama sa isa sa mga diagonal ng tulay sa serye na may pagsasaayos ng risistor Rv, na nagsisilbi upang dalhin ang paglaban ng mga wire ng supply sa isang tiyak na halaga. Ang mga pagbabasa ng galvanometer 3, na kasama sa dayagonal ng tulay, ay nakasalalay din sa supply boltahe ng tulay, upang mapanatili ang katatagan kung saan ang isang pagsasaayos ng risistor ay kasama sa circuit ng kuryente.

kanin. 2.94. :

1 - thermistor (termometer ng paglaban); 2 - equalizing risistor RA; 3 - galvanometer; 4 - pagsukat ng tulay na may resistors Rv, R2, R3, Y4, RA; 5 - suplay ng kuryente; 6 - pagsasaayos ng risistor Rv

Thermoelectric thermometer binubuo ng isang thermocouple, isang proteksiyon na takip at isang ulo ng koneksyon, ang mga ito ay batay sa mga thermoelectric na katangian ng elemento ng sensing.

Ang kakanyahan ng pamamaraan ng thermoelectric ay ang paglitaw ng isang electromotive na puwersa sa kantong ng dalawang hindi magkatulad na konduktor (halimbawa, Chromel - Copel), ang temperatura kung saan ay naiiba sa temperatura ng pangalawang mga terminal. Upang makuha ang pagtitiwala ng thermoEMF sa isang temperatura t2, kinakailangan upang mapanatili ang temperatura t1 sa isang pare-parehong antas, kadalasan sa 0 o +20 °C. Ang junction na inilagay sa medium na sinusukat ay tinatawag na mainit, o gumagana, na dulo ng thermocouple, at ang junction, na ang temperatura ay pinananatiling pare-pareho, ay tinatawag na malamig, o libre, dulo.

Upang madagdagan ang sensitivity ng thermoelectric na paraan ng pagsukat ng temperatura, sa ilang mga kaso ang isang thermopile ay ginagamit: ilang mga thermocouples na konektado sa serye, ang mga gumaganang dulo nito ay nasa temperatura t2, at ang mga libreng nagtatapos sa isang kilala at pare-pareho ang temperatura t1.

Ang pangunahing metrological na katangian ng thermoelectric thermometer, ang kanilang mga circuit diagram, mga pakinabang, disadvantages at saklaw ng aplikasyon, tingnan ang talahanayan. 2.19.

Ang mga kumbinasyon ng mga materyales na may mataas na halaga ng binuo na thermo-emf, katatagan ng mga katangian sa iba't ibang temperatura, reproducibility at linear dependence ng thermo-emf sa temperatura, kadalian ng teknolohikal na pagproseso at paggawa ng isang junction ay kadalasang ginagamit bilang thermocouples (TC) , lalo na: chromel-copel (TBP) , chromel-alumel (TXK)[L], platinum-rhodium-platinum (TXA)[K], tungsten-rhenium (Tnn)[S], atbp. Mga simbolo ng nominal na katangiang istatistika ng conversion ay ibinibigay sa square bracket. Ang pinakatumpak ay ang TPP thermocouple, na ginagamit bilang mga pamantayan sa pagtatrabaho at karaniwang mga thermometer ng 1st, 2nd at 3rd category.

Ang mga pangunahing katangian ng thermoelectric thermometer ay ipinakita sa talahanayan. 2.20.

Talahanayan 2.20. Mga pangunahing katangian ng thermoelectric thermometer

Thermocouple	Graduation	Kemikal na komposisyon ng thermoelectrode		Mga limitasyon sa aplikasyon, C	Mga limitasyon ng pinahihintulutang error, C, sa temperatura, C
Thermocouple	Graduation	positibo	negatibo
Pamantayan mga pagtatapos
Platinum-rhodium-platinum (CCI)		Platinum rhodium (90% Pt+10% Rh)	Platinum (100% Pt)
Platinum-rhodium-platinum-rhodium (TPR)		Platinorhodium (70% Pt + 30% Rh)	Platinorhodium
Chromel-alumel (TCA)		Chromel (89% Ni + 9.8% Cr + 1% Fe + 0.2% Mn)	(94% Ni + 2% A1 + 2.5% Mn + + 1% Si + 0.5% Fe)
Chromel-copelic (THK)			(55% Cu + 45% Ni)
Tungsten-rhenium (TVR)		Tungsten-Rhenium (95% W + 5% Re)	Tungsten-rhenium (80% W + 20% Re)			1.33 ±0.03 (1.40 ± 0.03)
Hindi pamantayan mga pagtatapos
Tungsten-rhenium		Tungsten-rhenium (90%W + 10% Re)	Tungsten-rhenium
Tungsten-molibdenum		Tungsten (100% W)	Molibdenum (100% Mo)
Tungsten-molibdenum			Molibdenum-aluminyo (99.5% Mo + 0.5% Al)
Copper pare-pareho-bago		Copper (100% Cu)	Constantan (42% Ni + 58% Cu)

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2.95 ang disenyo ng thermoelectric thermometer. Ang thermocouple 7 ay naka-install sa isang proteksiyon na casing 6. Sa ulo 2 ng thermometer mayroong isang contact device 1 na may mga clamp para sa pagkonekta ng mga thermoelectrodes 3 na may mga wire na tumatakbo mula sa pagsukat na aparato sa thermometer. Ang mga thermoelectrode kasama ang kanilang buong haba ay insulated mula sa bawat isa at mula sa katawan sa pamamagitan ng ceramic tubes 5. Ang wire na may diameter na 0.3...0.5 mm ay ginagamit bilang thermoelectrodes.

kanin. 2.95. :

1 - contact device; 2 - ulo; 3 - thermoelectrodes; 4 - angkop; 5 - ceramic tubes; B - proteksiyon na pambalot; 7 - thermocouple

Ang kantong sa nagtatrabaho dulo ng thermocouple 7 ay nabuo sa pamamagitan ng hinang, paghihinang o pag-twist. Ang huling paraan ay ginagamit para sa tungsten-rhenium at tungsten-molybdenum thermocouples.

Upang sukatin ang umuusbong na thermoEMF sa thermocouple circuit sa malamig na kantong (Larawan 2.96, a) o sa puwang ng isa sa mga thermoelectrodes (Larawan 2.96, b), gamit ang mga wire C, i-on ang aparatong pagsukat ng IP. Sa unang kaso (tingnan ang Fig. 2.96, a) mayroong tatlong junction sa circuit: mainit 2 at dalawang malamig (1 at 3), sa pangalawang kaso (tingnan ang Fig. 2.96, b) mayroong apat na junction sa circuit : mainit 4, malamig 1 at neutral 2 at 3, at ang temperatura ng huli t3 ay dapat na pareho.

kanin. 2.96. :

a: 1 at 3 - malamig na mga junction; 2 - mainit na kantong; 6: 1- malamig na kantong; 2 at 3 - neutral junctions; 4 - mainit na kantong

Sa circuit ng pagbabalanse ng conversion (Larawan 2.97), ang EMF ng thermocouple ay balanse gamit ang isang signal mula sa isang bridge circuit na kinokontrol ng motor D.

kanin. 2.97. :

R1-R8 - paglaban ng tulay ng kompensasyon; R1, R3 - mga thermistor; R9, R10 - paglaban ng divider ng boltahe; TP - mga thermocouple; C - kapasitor; U - amplifier; D - makina; OU - aparato sa pagbabasa ng radiation

Ang kompensasyon para sa mga error sa pamamaraan sa mga thermoelectric thermometer na sanhi ng mga pagbabago sa temperatura ng malamig na kantong ay isinasagawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga circuit ng tulay na may thermal resistance, na pinapagana ng isang nagpapatatag na pare-pareho ang boltahe.

Pagsukat ng temperatura na walang contact.

Ang temperatura ng isang pinainit na katawan ay maaaring hatulan batay sa pagsukat ng mga parameter ng thermal radiation nito, na mga electromagnetic wave na may iba't ibang haba. Ang mga thermometer na ang operasyon ay batay sa pagsukat ng thermal radiation ay tinatawag na pyrometer. Pinapayagan ka nitong sukatin ang mga temperatura sa hanay mula 100 hanggang 6000 °C at mas mataas.

Ang mga pisikal na katawan ay nailalarawan sa pamamagitan ng alinman sa isang tuluy-tuloy na spectrum ng radiation (mga solid at likido) o isang selective spectrum (mga gas). Ang seksyon ng spectrum sa hanay ng wavelength na 0.02...0.4 microns ay tumutugma sa ultraviolet radiation, ang seksyon na 0.4...0.76 microns ay tumutugma sa nakikitang radiation, at ang seksyon na 0.76...400 microns ay tumutugma sa infrared radiation. Ang integral radiation ay ang kabuuang radiation na ibinubuga ng isang katawan sa buong spectrum ng mga wavelength.

Ang monochromatic ay radiation na ibinubuga sa isang tiyak na haba ng daluyong.

Batay sa mga batas ng radiation, ang mga sumusunod na uri ng pyrometer ay binuo:

Kabuuang (kabuuang) radiation, kung saan ang kabuuang enerhiya ng radiation ay sinusukat;

Bahagyang radiation (quasi-monochromatic), kung saan ang enerhiya ay sinusukat sa isang rehiyon ng spectrum na limitado ng isang filter (o receiver);

Mga spectral ratio kung saan sinusukat ang intensity ng radiation mula sa mga nakapirming bahagi ng spectrum.

SA kabuuang radiation pyrometer hindi bababa sa 90% ng kabuuang radiation flux ng pinagmulan ang tinatantya. Kapag sinusukat ang temperatura ng isang tunay na katawan, ang mga pyrometer ng ganitong uri ay hindi nagpapakita ng aktwal, ngunit ang tinatawag na temperatura ng radiation ng katawan.

Samakatuwid, ang mga pyrometer na ito ay tinatawag na radiation pyrometer. Sa isang kilalang kabuuang emissivity coefficient ng katawan, posible na i-convert mula sa temperatura ng radiation ng katawan sa aktwal na temperatura nito. Batay dito, ang kabuuang radiation pyrometer ay maginhawang gamitin kapag sinusukat ang mga pagkakaiba sa temperatura sa ilalim ng patuloy na mga kondisyon ng pagmamasid sa hanay na 100...3,500°C. Ang pangunahing pinapahintulutang error sa mga teknikal na pyrometer ay tumataas sa pagtaas ng pinakamataas na limitasyon ng pagsukat ng temperatura. Kaya, para sa 1000 °C - ± 12%, para sa 2000 °C - ± 20%.

kanin. 2.98. :

1 - lens; 2 - dayapragm; 3 - tatanggap ng radiation; 4 - eyepiece; 5 - filter; OU - aparato sa pagbabasa

SA radiation pyrometer(Fig. 2.98) ang mga sinag ng isang pinainit na katawan ay dumarating sa lens 1, na nagdidirekta sa kanila sa pamamagitan ng diaphragm 2 hanggang sa radiation receiver 3. Ang radiation receiver ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga thermocouples (thermopile), ang mga mainit na junction nito ay ginawa sa anyo ng manipis na mga plate ng sektor. Ang signal mula sa mga thermocouple na konektado sa serye ay ipinapadala sa op-amp na aparato sa pagbabasa. Sa pamamagitan ng eyepiece 4 na may filter 5, ang pyrometer ay nakatutok sa pagsukat na bagay. Ang mga pangunahing metrological na katangian ng kabuuang mga receiver ng radiation, ang kanilang mga diagram ng circuit, pangunahing bentahe, disadvantages at saklaw ng aplikasyon ay ipinakita sa Talahanayan. 2.21.

Talahanayan 2.21. Mga pangunahing katangian ng metrological ng kabuuang mga tatanggap ng radiation

Talahanayan 2.21. Mga pangunahing katangian ng metrological ng kabuuang mga tatanggap ng radiation
Mga katangian	Electrical				niyumatik	Sa mata
	Thermopiles	Mga Bolometer	Mga tagapagpahiwatig ng mabilis na thermal	Mga kristal na pyroelectric	Detektor ng Golay	Mga likidong kristal

Mga limitasyon sa pagsukat	Theoretically unlimited, depende sa disenyo
Pagkamapagdamdam	10 0 V * W -1		10 -4 V W -1
Inertia, s
Mga kalamangan	Mataas na pansamantalang katatagan	Mas mataas na sensitivity kumpara sa thermopile	Mababang thermal inertia	Mababang thermal inertia, malawak na hanay ng dalas	Lubhang malawak na saklaw ng dalas	Mataas na resolution (10-3 K)
Bahid	Mas malaking pagkawalang-galaw kumpara sa mga bolometer	Nangangailangan ng power source, sariling heating	Mababang sensitivity	Pagkawala ng polariseysyon sa itaas ng Curie point	Hindi posible ang mga static na sukat	Mataas na pagkawalang-galaw
Lugar ng aplikasyon		Pyrometry, spectroscopy, radiometry	Laser detection	Pyrometry, spectrometry, pagpaparehistro ng mga patlang ng temperatura	Spectrometry	Medisina, pananaliksik

Ang mga ito ay nahahati sa mga electrical (thermopiles, bolometers, thermal indicators, pyroelectric crystals), pneumatic (Golay detector) at optical (liquid crystals). Ang pinakamataas na sensitivity (10 5 V*W -1) ay matatagpuan sa mga pneumatic receiver. Para sa mga de-kuryente ito ay mula sa 10 -4 hanggang 10 3 V*W -1.

Ang temperatura ay isa sa pinakamahalagang pisikal na dami na sinusuri sa mga sistema ng automation para sa supply ng tubig at pagtatapon ng wastewater. Ang mga modernong pamamaraan at paraan ng pagsukat ng temperatura ay batay sa mga pisikal na katangian ng mga likido at gas. Solids Lumilitaw kapag nagbabago ang temperatura. Kasalukuyang ginagamit ang mga pamamaraang elektrikal at hindi elektrikal para sa pagsukat ng temperatura.

Ang mga teknikal na paraan ng automation ay tinatawag na TCA na inilaan para sa pagsukat ng temperatura mga thermometer.

Pag-uuri ng mga instrumento sa pagsukat ng temperatura:

1. Mga thermometer ng pagpapalawak - ang pagkilos ay batay sa mga pagbabago sa mga linear na sukat at dami ng likido at solidong katawan na may mga pagbabago sa temperatura.

2. Manometric thermometers - ang aksyon ay batay sa pagbabago sa presyon ng gumaganang sangkap mula sa temperatura sa isang pare-parehong dami.

3. Thermoelectric converter (TEP), thermocouple - ang aksyon ay batay sa pagtitiwala ng thermoelectromotive force (TEMF) sa temperatura.

4. Mga thermometer ng paglaban - ang aksyon ay batay sa pag-asa ng electrical resistance ng sensitibong elemento sa temperatura.

5. Radiation pyrometers - ang aksyon ay batay sa pagtitiwala ng temperatura sa liwanag ng radiation.

Mga thermometer ng pagpapalawak

Ang mga ito ay binuo sa prinsipyo ng pagbabago ng dami ng isang likido (likido) o ang mga linear na sukat ng solids (deformation) na may pagbabago sa temperatura.

Ang pagkilos ng mga liquid glass thermometer ay batay sa pagkakaiba sa mga koepisyent ng thermal expansion ng thermometric substance (mercury, alkohol o iba pang mga organic na likido) at ang shell kung saan ito matatagpuan (thermometric glass o quartz). Ang ganitong mga thermometer ay karaniwang ginagamit sa industriya at laboratoryo na pagsasanay para sa mga lokal na sukat ng temperatura mula -200°C hanggang 600°C na may mataas na katumpakan. Ang halaga ng paghahati, halimbawa, ng mga karaniwang glass thermometer na may makitid na saklaw ng sukat ay maaaring 0.01 °C.

Ang mga thermometer sa laboratoryo ng uri ng TL ay ginawa para sa mga limitasyon sa pagsukat mula -100°C hanggang 500°C; pang-industriya thermometer uri TP para sa temperatura mula -30°C hanggang 500°C; mga teknikal na thermometer ng uri ng TT para sa parehong mga limitasyon, atbp.

Ang pangunahing bentahe ng mga likidong thermometer ng salamin ay ang pagiging simple at mataas na katumpakan ng pagsukat; Mga disadvantages - imposibilidad ng pag-record at pagpapadala ng mga pagbabasa sa isang distansya, makabuluhang thermal inertia, imposibilidad ng pagkumpuni.

Ang mga pagpapapangit ay nahahati sa bimetallic at dilatometric. Ang kanilang pagkilos ay batay sa thermometric property ng thermal expansion ng iba't ibang solids.

Manometric thermometer

Ang manometric thermometer (Fig. 32) ay binubuo ng isang thermal cylinder 1, isang capillary tube 2 at isang manometric na bahagi 3-7. Ang buong sistema ng aparato (thermocylinder, capillary tube, pressure spring) ay puno ng isang gumaganang sangkap. Ang thermal bulb, na ginawa sa anyo ng isang silindro ng bakal o tanso, ay inilalagay sa isang kinokontrol na kapaligiran. Kapag uminit ang thermal cylinder, tumataas ang presyon ng gumaganang substance sa loob ng closed system. Ang pagtaas ng presyon ay nakikita ng isang pressure tube (spring), na kumikilos sa pamamagitan ng isang mekanismo ng paghahatid sa karayom o panulat ng aparato. Ang capillary ay gawa sa isang tanso o bakal na tubo na may panloob na diameter na 0.15-0.5 mm. Depende sa layunin ng device, ang haba ng capillary tube ay maaaring iba at karaniwan ay nasa loob ng sumusunod na row: 1; 1.6; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 40 at 60 m. Ang capillary tube ay maaaring single o multi-turn. Minsan ang capillary ay maaaring nawawala, at ang thermal bulb ay direktang konektado sa manometric na bahagi. Upang maprotektahan laban sa mekanikal na pinsala, ang capillary ay inilalagay sa isang proteksiyon na kaluban na gawa sa isang bakal na tinirintas na manggas.

kanin. 32. Manometric thermometer na may tubular spring:

1 – thermal cylinder; 2 – capillary tube; 3 - tubo ng presyon (tagsibol); 4 – may hawak; 5 – tali; 6 - sektor ng gear; 7 – bimetallic compensator

Ang mga Manometric thermometer ay malawakang ginagamit sa mga industriya ng kemikal. Ang mga ito ay simple sa disenyo, maaasahan sa pagpapatakbo, at sa kawalan ng isang electric drive, ang mga diagram ay pagsabog at fire-proof. Gamit ang mga device na ito maaari mong sukatin ang mga temperatura sa hanay mula -150 hanggang +600 °C.

Ang mga sumusunod na uri ng manometric thermometer ay nakikilala:

Gas, kung saan ang buong sistema ay puno ng gas sa ilalim ng isang tiyak na paunang presyon;

Liquid, kung saan ang sistema ay puno ng likido;

Condensation, kung saan ang thermal cylinder ay bahagyang napuno ng isang mababang kumukulo na likido, at ang natitirang espasyo ng thermal cylinder ay puno ng mga singaw ng likidong ito.

Ang disenyo ng mga manometric thermometer ng lahat ng uri ay magkatulad. Sila ay nagpapakita, nagrerehistro at nakikipag-ugnayan.

Ang mga gas MT ay puno ng nitrogen at helium at ginagamit upang sukatin ang mga temperatura mula -60 hanggang +600 0 C.

Mga kalamangan: pare-parehong sukat; Ang mga istatistikal na katangian ay linear.

Para sa mga likidong MT, ang buong sistema ay puno ng likido (methyl alcohol, xylene, toluene, mercury, atbp.) sa ilalim ng paunang presyon na 1.5-2 MPa. Ginagamit upang sukatin ang temperatura mula -60 hanggang +300 0 C.

Mga kalamangan: kapareho ng gas MTs.

Mga disadvantages: makabuluhang mga error sa temperatura.

Napagtanto ng mga thermometer ng condensation ng Manometric ang pagtitiwala sa pagkalastiko ng mga puspos na singaw ng isang mababang kumukulo na likido sa temperatura. Dahil ang mga dependency na ito para sa mga likidong ginamit (methyl chloride, ethyl ether, ethyl chloride, acetone, atbp.) ay nonlinear, samakatuwid, ang mga scale ng thermometer ay hindi pantay. Ang mga device na ito ay may mas mataas na sensitivity, dahil Ang saturated vapor pressure ay mabilis na nagbabago sa temperatura. Saklaw ng pagsukat ng temperatura mula -50 hanggang +300 °C.

Mga disadvantages: mga error sa pagsukat ng atmospheric pressure.

Resistance thermal converter (TC)

Ang pagsukat ng temperatura ng isang sasakyan ay batay sa pagbabago sa electrical resistance ng mga conductor o semiconductors na may pagbabago sa temperatura. Alam ang pag-asa na ito, posible na matukoy ang temperatura ng kapaligiran kung saan inilalagay ang sasakyan sa pamamagitan ng halaga ng paglaban. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang resistensya ng ilang purong metal, habang bumababa naman ang paglaban ng mga semiconductor.

Ang pag-asa ng paglaban ng mga metal sa temperatura sa isang maliit na hanay ng temperatura ay maaaring humigit-kumulang na ipinahayag ng equation:

kung saan ang paglaban ng metal conductor sa temperatura t°C; - paglaban ng parehong konduktor sa temperatura na 0 0 C; – koepisyent ng temperatura ng paglaban sa kuryente, 1/0 C.

Ang ugnayan sa pagitan ng paglaban at temperatura para sa iba't ibang uri ng mga sasakyan ay ibinibigay sa mga talahanayan ng pagkakalibrate.

Para sa paggawa ng mga sasakyan, ang mga ito ay pinaka-angkop sa kanilang pisikal at kemikal na mga katangian platinum at tanso. Para sa platinum ; para sa tanso .

Ang mga sensitibong elemento ng sasakyan ay manipis na tanso o platinum na kawad na bifilarly sa isang espesyal na mika, porselana o plastic na frame. Upang maprotektahan mula sa mga panlabas na impluwensya, ang mga sensitibong elemento ng sasakyan ay nakapaloob sa isang metal tube na may cast head, kung saan ang mga terminal ng mga dulo ng winding ay naka-mount para sa pagkonekta sa mga ito sa connecting wires (Fig. 33).

kanin. 33. Platinum (a) at tanso (b) sasakyan:

1 - pilak na laso; 2 – platinum wire; 3 – plato ng mika; 4 - magbigay ng mga pilak na wire; 5 - porselana kuwintas; 6 - plastik na ulo; 7 – manipis na pader na proteksiyon na tubo; 8 - proteksiyon na takip; 9 - tansong kawad; 10 - plastic frame; 11 – mga wire ng tansong tingga

Ang mga resistensyang thermal converter ay ginawa ng mga sumusunod na uri: tansong TC (TCM) para sa mga limitasyon mula –50 hanggang 200 °C; Platinum TS (TSP) para sa mga temperatura mula –260 hanggang 750 °C.

Nangangako na paraan ng pagsukat ng temperatura:

1. Thermal converter na may pinag-isang output signal: TSMU Metran-274 para sa mga limitasyon mula –50 hanggang 200 °C, TSPU Metran-276 para sa mga limitasyon mula –200 hanggang 500 °C. Mayroon silang sensitibong elemento ng pangunahing converter at thermal converter na nakapaloob sa sensor head na nagko-convert ng sinusukat na temperatura sa isang pinag-isang DC signal

2. Mga thermal converter ng microprocessor: TSMU Metran-274MP, TSPU Metran-276MP.

3. Mga matalinong converter ng temperatura: Ang Metran-281 at Metran-286 ay kinokontrol na mga intelligent converter na tumatakbo nang malayuan (maaaring i-configure ng operator, pumili ng mga pangunahing parameter, muling i-configure at humiling ng impormasyon tungkol sa mismong converter). Ang output ay may pinag-isang signal na 4 - 20 mA.

Thermoelectric converter

Ang aksyon ay batay sa thermoelectric effect, na binubuo sa katotohanan na sa isang closed circuit na binubuo ng dalawa o higit pang hindi magkatulad na conductor, ang isang electric current ay lumitaw kung hindi bababa sa 2 koneksyon (junctions) ng mga conductor ay may iba't ibang temperatura.

Sa istruktura, ang TPE ay binubuo ng dalawang wire (A at B) na gawa sa hindi magkatulad na mga metal, ang mga pinainit na dulo nito ay pinaikot at pagkatapos ay hinangin o ihinang (Fig. 34). Ang junction na may temperatura t ay tinatawag na working junction at inilalagay sa isang kontroladong kapaligiran, at ang junction na may temperatura t ay libre.

t o

kanin. 34. Thermoelectric circuit ng dalawang hindi magkatulad na conductor

Ang kabuuang thermoelectromotive force (TEMF) ng isang closed TEC circuit, ang mga junction nito ay pinainit sa mga temperatura t At t 0 maaaring ipahayag sa pamamagitan ng equation:

saan E AB ( tt 0)– kabuuang thermal power ng TEP; e AB ( t), e AB ( t 0) - mga potensyal na nagmumula sa mga junction.

Sa pamamagitan ng pagpapanatili ng temperatura ng isa sa mga junction na pare-pareho, hal. , nakukuha namin .

Upang maalis ang impluwensya ng mga pagbabago sa ambient temperature sa laki ng umuusbong na thermal force, ang mga libreng dulo ng thermostat ay kinokontrol ng thermostatically o ginagamit ang mga espesyal na compensating device. Upang sukatin ang EMF, isang pangalawang aparato (millivoltmeter at potentiometer) ay kasama sa thermocouple circuit. Ito ay konektado sa isang junction na may temperatura t o o sa isa sa mga thermoelectrodes. Ang thermal power ng isang thermocouple ay hindi nagbabago kapag ang isang pangalawang aparato ay ipinakilala sa kanyang circuit kung ang mga libreng junction ay may parehong temperatura at ang mga wire na kumokonekta sa pangalawang aparato ay gawa sa isang materyal na naiiba sa mga materyales ng electrodes A at B.

Alinsunod sa pangkalahatang tinatanggap na internasyonal na pag-uuri, ang mga thermoelectric converter (thermocouples) ay nahahati sa ilang uri depende sa mga materyales na ginamit at mga katangian. Ang mga katangian ng ilang pangunahing uri ng TP ay ibinibigay sa Talahanayan. 1.

Ang isa sa mga parameter na madalas na napapailalim sa pagsubaybay at regulasyon para sa tamang daloy ng teknolohikal na proseso ay temperatura. Ang temperatura ay isang dami na nagpapakilala sa antas ng pag-init ng isang sangkap. Ang konseptong ito ay nauugnay sa kakayahan ng isang katawan na may mas mataas na temperatura na ilipat ang init nito sa isang katawan na may mas mababang temperatura. Ang paglipat ng init ay nagpapatuloy hanggang ang mga temperatura ng mga katawan ay pantay at ang thermodynamic equilibrium ng system ay nangyayari. Kasabay ng paglipat ng init at pagbabago sa temperatura ng mga katawan, nagbabago ang kanilang mga pisikal na katangian. Ang yunit ng pagsukat ng temperatura ay tinatawag na "degree".

Pag-uuri ng mga instrumento sa pagsukat ng temperatura.

Ang mga aparato para sa pagsukat ng temperatura ay nahahati, depende sa mga pisikal na katangian na pinagbabatayan ng kanilang pagtatayo, sa mga sumusunod na grupo:

Mga thermometer ng pagpapalawak;

Manometric thermometer;

Mga thermometer ng paglaban sa kuryente;

Thermoelectric converter (thermocouples);

Mga pyrometer ng radiation.

Mga thermometer. Ang isang mapagpasyang kontribusyon sa pagbuo ng disenyo ng thermometer ay ginawa ng Aleman na si Gabriel Daniel Fahrenheit. Noong 1709 naimbento niya ang isang thermometer ng alkohol, at noong 1714 - isang mercury thermometer. Binigyan niya sila ng parehong anyo na ginagamit ngayon. Ang tagumpay ng kanyang mga thermometer ay dapat hanapin sa bagong paraan na kanyang ipinakilala para sa paglilinis ng mercury; bukod pa rito, bago i-sealing, pinakuluan niya ang likido sa tubo.

Hindi inaprubahan ni René Antoine de Réaumur ang paggamit ng mercury sa mga thermometer dahil sa mababang koepisyent ng pagpapalawak ng mercury. Noong 1730, iminungkahi niya ang paggamit ng alkohol sa mga thermometer, at noong 1731 ay nag-imbento siya ng water-alcohol thermometer. At dahil nalaman ni Reaumur na ang alkohol na ginamit niya, na hinaluan ng 5:1 ratio sa tubig, ay lumalawak sa ratio na 1000:1080 kapag ang temperatura ay nagbabago mula sa nagyeyelong punto hanggang sa kumukulong punto ng tubig, iminungkahi niya ang isang sukat mula 0 hanggang 80°.

Mga sukat ng temperatura.

Mayroong ilang mga nagtapos na mga antas ng temperatura, at ang pagyeyelo at pagkulo ng tubig ay karaniwang kinukuha bilang mga reference point. Ngayon ang pinakakaraniwang sukat sa mundo ay ang Celsius na sukat. Noong 1742, iminungkahi ng Swedish astronomer na si Anders Celsius ang isang 100-degree na sukat ng thermometer, kung saan 0 degrees ang kumukulo ng tubig sa normal na presyon ng atmospera, at 100 degrees ay ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo. Ang scale division ay 1/100 ng pagkakaibang ito. Nang magsimulang gumamit ng mga thermometer, naging mas maginhawang magpalit ng 0 at 100 degrees. Marahil ay nakibahagi dito si Carl Linnaeus (nagturo siya ng medisina at natural na agham sa parehong Unibersidad ng Uppsala, kung saan nagturo si Celsius ng astronomiya), na noong 1838 ay iminungkahi na kunin ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo bilang 0 temperatura, ngunit tila hindi nag-isip ng isang segundo. reference point. Sa ngayon, medyo nagbago na ang sukat ng Celsius: 0°C pa rin ang itinuturing na temperatura ng pagkatunaw ng yelo sa normal na presyon, na hindi masyadong nakadepende sa presyon. Ngunit ang kumukulo na punto ng tubig sa atmospheric pressure ay 99.975°C na ngayon, na hindi nakakaapekto sa katumpakan ng pagsukat ng halos lahat ng thermometer, maliban sa mga espesyal na katumpakan.

Kilala rin ang mga sukat ng temperatura ng Fahrenheit, Kelvin, Reaumur at iba pa. Ang sukat ng temperatura ng Fahrenheit (sa ikalawang bersyon, pinagtibay mula noong 1714) ay may tatlong nakapirming punto: 0° na tumutugma sa temperatura ng pinaghalong tubig, yelo at ammonia, 96° - ang temperatura ng katawan ng isang malusog na tao ( sa ilalim ng braso o sa bibig). Ang reference na temperatura para sa paghahambing ng iba't ibang thermometer ay kinuha na 32° para sa natutunaw na punto ng yelo. Ang sukat ng Fahrenheit ay laganap sa mga bansang nagsasalita ng Ingles, ngunit halos hindi ito ginagamit sa siyentipikong panitikan. Upang i-convert ang temperatura ng Celsius (°C) sa temperatura ng Fahrenheit (°F) mayroong formula °F = (9/5)°C + 32, at para sa reverse conversion mayroong formula °C = (5/9)( °F- 32). Ang parehong mga kaliskis - parehong Fahrenheit at Celsius - ay napaka-inconvenient kapag nagsasagawa ng mga eksperimento sa mga kondisyon kung saan ang temperatura ay bumaba sa ibaba ng nagyeyelong punto ng tubig at ipinahayag bilang isang negatibong numero. Para sa mga ganitong kaso, ipinakilala ang ganap na mga antas ng temperatura, na batay sa extrapolation sa tinatawag na absolute zero - ang punto kung saan dapat huminto ang molecular motion. Ang isa sa kanila ay tinatawag na Rankine scale, at ang isa ay tinatawag na absolute thermodynamic scale; ang mga temperatura ay sinusukat sa degrees Rankine (°Ra) at kelvins (K). Ang parehong mga kaliskis ay nagsisimula sa ganap na zero na temperatura, at ang nagyeyelong punto ng tubig ay tumutugma sa 491.7° R at 273.16 K. Ang bilang ng mga digri at kelvin sa pagitan ng pagyeyelo at pagkulo ng tubig sa Celsius na sukat at ang ganap na thermodynamic na sukat ay pareho at katumbas ng 100; para sa Fahrenheit at Rankine scale ay pareho din ito, ngunit katumbas ng 180. Ang mga Degrees Celsius ay kino-convert sa mga kelvin gamit ang formula na K = °C + 273.16, at ang mga degrees Fahrenheit ay na-convert sa degrees Rankine gamit ang formula °R = °F + 459.7. Sa Europa, ang sukat ng Reaumur, na ipinakilala noong 1730 ni Rene Antoine de Reaumur, ay laganap nang mahabang panahon. Hindi ito itinayo sa isang arbitrary na paraan, tulad ng Fahrenheit scale, ngunit alinsunod sa thermal expansion ng alkohol (sa ratio na 1000:1080). Ang 1 degree Reaumur ay katumbas ng 1/80 ng pagitan ng temperatura sa pagitan ng mga punto ng natutunaw na yelo (0°R) at kumukulong tubig (80°R), ibig sabihin, 1°R = 1.25°C, 1°C = 0.8°R. , ngunit ngayon ay hindi na ginagamit.

Mula nang ipakilala ang International System of Units (SI), dalawang sukat ng temperatura ang inirerekomenda para magamit.

Ang unang sukat ay thermodynamic, na hindi nakadepende sa mga katangian ng substance na ginamit (working fluid) at ipinakilala sa pamamagitan ng Carnot cycle. Ang yunit ng temperatura sa sukat ng temperatura na ito ay isang kelvin (1K), isa sa mga batayang yunit sa SI system. Ang yunit na ito ay pinangalanan sa English physicist na si William Thomson (Lord Kelvin), na bumuo ng iskala na ito at pinananatiling pareho ang yunit ng temperatura gaya ng sa Celsius temperature scale.

Ang pangalawang inirerekomendang sukat ng temperatura ay ang internasyonal na praktikal. Ang sukat na ito ay may 11 reference point - ang mga temperatura ng mga phase transition ng isang bilang ng mga purong sangkap, at ang mga halaga ng mga temperatura na ito ay patuloy na pinipino. Ang yunit ng pagsukat ng temperatura sa internasyonal na praktikal na sukat ay 1K din.

Talahanayan 4.1.

Relasyon sa pagitan ng Fahrenheit at Celsius na mga sukat ng temperatura

Tingnan natin ang mga paraan ng pagsukat ng temperatura.

Mga thermometer ng pagpapalawak.

Idinisenyo upang baguhin ang mga temperatura sa hanay mula -190 hanggang +500 degrees Celsius. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga thermometer ng pagpapalawak ay batay sa pag-aari ng mga katawan sa ilalim ng impluwensya ng temperatura upang baguhin ang dami, at samakatuwid ay mga linear na sukat. Ang mga thermometer ng pagpapalawak ay nahahati sa likidong salamin at mekanikal (dilatometric at bimetallic).

Ang mercury, ethyl alcohol, kerosene, toluene, at pentane ay ginagamit bilang mga thermometric na likido sa mga liquid glass thermometer.

Mga mekanikal na thermometer.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga dilatometric thermometer ay batay sa conversion ng mga pagbabago sa temperatura sa pagkakaiba sa pagpahaba ng dalawang solids, na sanhi ng pagkakaiba sa kanilang mga koepisyent ng temperatura ng linear expansion. Ang hanay ng pagsukat ng temperatura ay mula -30 hanggang +1000°C.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang bimetallic thermometer ay batay sa paggamit ng dalawang metal na may magkakaibang temperatura coefficients ng linear expansion sa sensitibong elemento nito. Ang mga metal plate ay matatag na konektado sa isa't isa, pangunahin sa pamamagitan ng hinang, at bumubuo ng isang bimetallic spring, na, kapag pinainit, lumalawak at isinasara ang contact o umiikot ang thermometer needle.

Ang isang tinatayang diagram ng isang bimetallic electrical controller, na ginagamit sa mga refrigeration chamber, ay ganito ang hitsura:

Sa larawang ito, mas lumalawak ang kulay abong metal kaysa sa asul na metal. Habang tumataas ang temperatura, ang pagpapalawak na ito ay nagiging sanhi ng pagyuko pataas ng plato at nakipag-ugnayan sa contact, upang ang kasalukuyang daloy sa plato at ang compressor ay bumukas. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng laki ng puwang sa pagitan ng plato at ng contact, maaari mong kontrolin ang temperatura sa loob ng kamara.

Ang mga bimetallic thermometer ay maaaring may iba't ibang uri. Sa pinakakaraniwang disenyo, ang isang mahabang nakapulupot na strip ng bimetal ay sinigurado sa gitna. Ang isa pang (panlabas) na dulo ng spiral ay gumagalaw sa isang sukat na minarkahan ng mga degree. Ang nasabing thermometer, hindi katulad ng likidong thermometer (halimbawa, mercury), ay ganap na hindi sensitibo sa mga pagbabago sa panlabas na presyon at mekanikal na mas matibay. Ang hanay ng pagsukat ng temperatura ay mula -100 hanggang +600°C.

Ang mga Manometric thermometer ay idinisenyo upang sukatin ang mga temperatura sa hanay mula -160 hanggang +600 degrees Celsius.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga manometric thermometer ay batay sa mga pagbabago sa presyon ng isang likido, gas o singaw na inilagay sa isang saradong dami kapag ang mga sangkap na ito ay pinainit o pinalamig;

Direktang naka-calibrate ang pressure gauge scale sa mga unit ng temperatura. Ang pressure gauge thermometer ay binubuo ng isang thermal cylinder, isang flexible capillary at ang pressure gauge mismo. Depende sa filling substance, ang mga manometric thermometer ay nahahati sa gas (TGP thermometer, TDG thermometer, atbp.), vapor-liquid (TCP, TPP thermometer) at likido (TPZh thermometer, TJ thermometer, atbp.). Ang hanay ng pagsukat ng temperatura na may mga manometric na thermometer ay mula -60 hanggang +600°C. Ang thermal cylinder ng isang manometric thermometer ay inilalagay sa medium na sinusukat. Kapag uminit ang thermal cylinder sa loob ng closed volume, tumataas ang pressure, na sinusukat ng pressure gauge. Ang sukat ng gauge ng presyon ay naka-calibrate sa mga yunit ng temperatura. Ang capillary ay karaniwang isang brass tube na may panloob na diameter ng isang fraction ng isang milimetro. Pinapayagan ka nitong alisin ang pressure gauge mula sa site ng pag-install ng thermal cylinder sa layo na hanggang 40 m Ang capillary kasama ang buong haba nito ay protektado ng isang kaluban na gawa sa steel tape. Maaaring gamitin ang mga Manometric thermometer sa mga lugar na sumasabog. Kung kinakailangan na magpadala ng mga resulta ng pagsukat sa layo na higit sa 40 m, ang mga manometric thermometer ay nilagyan ng mga intermediate converter na may standardized output pneumatic o electrical signal; pinag-uusapan natin ang mga tinatawag na remote thermometer.

kapintasan. Ang pinaka-mahina na mga lugar sa disenyo ng mga manometric thermometer ay ang mga lugar kung saan ang capillary ay konektado sa thermocylinder at ang pressure gauge.

Ang mga electric resistance thermometer ay ginagamit upang sukatin ang mga temperatura sa hanay mula -200 hanggang +650 degrees Celsius. Ang resistance thermometer ay isang thermometer, kadalasan sa isang metal o ceramic case, ang sensitibong elemento nito ay isang resistor na gawa sa metal wire o film at may kilalang dependence ng electrical resistance sa temperatura. Ang pinakasikat na uri ng thermometer ay ang platinum resistance thermometer, ito ay dahil sa mataas na temperatura coefficient ng platinum, ang paglaban nito sa oksihenasyon at ang mahusay na processability nito. Ginagamit din ang mga thermometer ng tanso at nikel bilang gumaganang mga instrumento sa pagsukat. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga thermometer ng paglaban ay batay sa pag-aari ng mga konduktor upang baguhin ang paglaban ng kuryente depende sa temperatura.

Ang mga thermoelectric converter (thermocouples) ay ginagamit upang sukatin ang mga temperatura mula 0 hanggang +1800 degrees Celsius. Ang thermocouple ay ang pinakaluma at ang pinakakaraniwang sensor ng temperatura sa industriya. Ang pagkilos ng isang thermocouple ay batay sa isang epekto na unang natuklasan at inilarawan ni Thomas Seebeck noong 1822. Ang pinakatamang kahulugan ng epektong ito ay ang mga sumusunod: isang pagkakaiba ng potensyal ay magaganap kung ang isang homogenous na materyal na may mga mobile charge ay may ibang temperatura. sa bawat contact sa pagsukat. (Kung ang isang homogenous na materyal na may mga libreng singil ay may ibang temperatura sa pagsukat ng mga contact, kung gayon ang isang potensyal na pagkakaiba ay lumitaw sa pagitan ng mga contact). Para sa amin, ang isang bahagyang naiibang kahulugan ng epekto ng Seebeck, kadalasang ibinibigay sa panitikan, ay mas pamilyar - ang paglitaw ng isang kasalukuyang sa isang closed circuit ng dalawang hindi magkatulad na konduktor sa pagkakaroon ng gradient ng temperatura sa pagitan ng mga junction. Ang pangalawang kahulugan ay malinaw na sumusunod mula sa una at ipinapaliwanag ang prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo ng isang thermocouple. Gayunpaman, ito ay tiyak na ang unang kahulugan na nagbibigay ng susi sa pag-unawa sa epekto ng paglitaw ng thermoelectric power hindi sa junction, ngunit kasama ang buong haba ng thermoelectrode, na napakahalaga para sa pag-unawa sa mga limitasyon ng katumpakan na ipinataw ng mismong kalikasan. ng thermoelectricity. Dahil ang henerasyon ng thermoelectric power ay nangyayari kasama ang haba ng thermoelectrode, ang thermocouple reading ay nakasalalay sa estado ng thermoelectrodes sa zone ng maximum na temperatura gradient. Samakatuwid, ang pagpapatunay ng mga thermocouple ay dapat isagawa sa parehong lalim ng paglulubog sa daluyan tulad ng sa lugar ng trabaho. Ang pagsasaalang-alang sa thermoelectric inhomogeneity ay lalong mahalaga para sa mga gumaganang thermocouple na gawa sa mga base metal.

Mga kalamangan:

Malawak na hanay ng temperatura ng pagpapatakbo, ito ang pinakamataas na sensor ng contact sa temperatura na magagamit.

Ang thermocouple junction ay maaaring direktang i-ground o dalhin sa direktang kontak sa bagay na sinusukat.

Dali ng paggawa, pagiging maaasahan at lakas ng istruktura.

Bahid:

Ang pangangailangan na kontrolin ang temperatura ng malamig na mga junction. Ang mga modernong thermocouple-based na disenyo ng metro ay gumagamit ng cold junction block na pagsukat ng temperatura gamit ang built-in na thermistor o semiconductor sensor at awtomatikong itama para sa sinusukat na emf.

Ang paglitaw ng thermoelectric inhomogeneity sa mga conductor at, bilang isang resulta, isang pagbabago sa katangian ng pagkakalibrate dahil sa mga pagbabago sa komposisyon ng haluang metal bilang isang resulta ng kaagnasan at iba pang mga proseso ng kemikal.

Ang materyal ng elektrod ay hindi chemically inert at, kung ang thermocouple body ay hindi mahigpit na selyado, maaari itong malantad sa mga agresibong kapaligiran, atmospera, atbp.

Sa mahabang haba ng thermocouple at extension wires, maaaring magkaroon ng "antenna" effect sa mga kasalukuyang electromagnetic field.

Ang pagtitiwala ng TEMF sa temperatura ay makabuluhang hindi linear. Lumilikha ito ng mga paghihirap kapag bumubuo ng mga pangalawang signal converter.

Kapag ang mahigpit na mga kinakailangan ay inilagay sa thermal inertia time ng thermocouple at ang operating junction ay dapat na grounded, ang signal converter ay dapat na electrically isolated upang maalis ang panganib ng ground leakage.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga thermocouple ay batay sa pag-aari ng hindi magkatulad na mga metal at haluang metal upang bumuo ng isang thermo-electromotive na puwersa sa isang kantong, na nakasalalay sa temperatura ng kantong.

Ginagamit ang mga radiation pyrometer upang sukatin ang mga temperatura sa hanay mula +100 hanggang 2500 degrees Celsius. Ang mga radiation pyrometer ay gumagana sa prinsipyo ng pagsukat ng enerhiya na ibinubuga ng mga pinainit na katawan, na nag-iiba depende sa temperatura ng mga katawan na ito. ang prinsipyo ng pagpapatakbo kung saan ay batay sa pagsukat ng kabuuang enerhiya o komposisyon ng radiation ng isang pinainit na katawan. Depende sa paraan ng pagsukat, mayroong:

· radiation,

· sa mata,

photovoltaic at

· mga pyrometer ng kulay.

Mga pyrometer ng radiation. Sinusukat ng mga pyrometer na ito ang kabuuang (liwanag at init) radiation energy ng isang katawan gamit ang teleskopyo at pangalawang instrumento. Ang radiation pyrometer telescope ay nagsisilbing non-contact temperature sensor at binubuo ng isang optical system, ang pokus nito ay ang gumaganang junctions ng thermopile, i.e. ilang thermocouples na konektado sa serye. Kino-convert ng thermopile ang enerhiya na ibinubuga ng ibabaw ng isang pinainit na katawan sa thermal power, na sinusukat ng pangalawang aparato. Kung mayroong control device sa pangalawang device, pinapayagan ka ng radiation pyrometer na awtomatikong i-regulate ang temperatura sa bagay (furnace, bath).

Optical pyrometer. Ang mga pyrometer na ito, na tinatawag ding brightness pyrometer, ay ginagamit upang pana-panahong subaybayan ang temperatura sa mga furnace at paliguan. Sa kanilang tulong, ang temperatura ay sinusukat ng monochromatic brightness (radiation intensity) ng katawan sa nakikitang rehiyon ng spectrum sa pamamagitan ng paghahambing nito sa ningning ng filament ng isang reference pyrometric light bulb. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng kasalukuyang filament, ang liwanag nito ay dinadala sa ningning ng katawan na sinusukat, habang ang filament ay nawawala laban sa background nito, dahil ang katawan at ang filament ay may parehong temperatura.

Photoelectric pyrometer. Ang mga photoelectric pyrometer ay ginagamit upang sukatin ang temperatura ng mga pinainit na solido sa hanay mula 600 hanggang 2000°C. Ang mga ito ay lalo na matagumpay na ginagamit para sa pagsukat ng temperatura ng mabilis na mga proseso.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang photoelectric pyrometer ay batay sa pag-aari ng mga photoelectric cell upang makabuo ng isang photoelectric kasalukuyang proporsyonal sa intensity ng light flux na ibinibigay sa photocell mula sa emitter. Dahil ang intensity ng light flux, sa turn, ay proporsyonal sa sinusukat na temperatura ng emitter, gamit ang mga photocells posible na sukatin ang temperatura ng mga pinainit na katawan.

Ang pangunahing sensor sa pyrometer ay ang sighting head, na naglalaman ng photocell 9.

Ang ulo ay inilalagay upang ang liwanag na pagkilos ng bagay mula sa emitter 3, ang temperatura na kung saan ay sinusukat, ay nakadirekta sa pamamagitan ng layunin lens 4 sa photocell. Sa landas ng light flux, sa harap ng photocell, isang cassette 7 at isang red light filter 8 ang naka-install, na nagpapadala lamang ng mga sinag ng isang tiyak na haba ng daluyong. Ang cassette ay may dalawang butas: sa pamamagitan ng isa ang light flux ay dumadaan mula sa emitter, at sa isa pa - mula sa maliwanag na lampara 2.

Sa harap ng cassette mayroong isang electromagnetic vibrator 6, na, gamit ang isang damper, halili, na may dalas ng kasalukuyang nagbibigay nito ng 50 Hz, ay nagbubukas ng mga butas ng cassette, bilang isang resulta kung saan ang photocell ay halili na tumatanggap ng mga light flux. mula sa pinanggalingan at mula sa maliwanag na lampara.

Ang maliwanag na pagkilos ng bagay mula sa isang maliwanag na lampara ay isang sanggunian, depende sa magnitude lamang sa kasalukuyang dumadaloy sa filament nito. Ang luminous flux mula sa emitter ay inihambing sa luminous flux mula sa isang maliwanag na lampara. Bilang isang resulta, ang isang alternating boltahe ay ibinibigay sa electronic amplifier 11, ang halaga nito ay nakasalalay sa pagkakaiba sa mga light flux ng maliwanag na lampara at ang emitter.

Ang boltahe na ito ay pinalakas muna sa amplifier na matatagpuan sa heading na nakikita, at pagkatapos ay sa power unit 14.

Ang yugto ng output ng yunit ay puno ng isang maliwanag na lampara, kung saan dumadaloy ang isang direktang kasalukuyang, tumataas kung ang maliwanag na pagkilos ng bagay ng lampara na maliwanag na maliwanag ay mas mababa kaysa sa maliwanag na pagkilos ng bagay ng emitter, at kabaliktaran.

Kaya, patuloy na pinapataas ng system ang halaga ng kasalukuyang dumadaloy sa lampara sa isang halaga na nagsisiguro ng pagkakapantay-pantay ng light emitter at ang mga flux ng maliwanag na lampara.

Sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang ng isang maliwanag na lampara, maaari mong matukoy ang temperatura ng emitter. Ang kasalukuyang pagsukat ay isinasagawa ng isang high-speed electronic potentiometer 12, na konektado sa isang shunt sa circuit ng lampara; ang tamang pagkakahanay ng ulo sa emitter ay ginagawa gamit ang isang eyepiece 10 at isang reflector 5. Ang aparato ay may isolation transformer 13, isang boltahe stabilizer 15, at mga clamp 16 para sa pagbibigay ng kapangyarihan mula sa network.

Ang pyrometer na inilarawan dito ay maaaring mai-install sa layo na 1 m o higit pa mula sa emitter. Ang pinakamaliit na pinahihintulutang diameter ng emitter ay dapat palaging bahagyang mas malaki kaysa sa 1/20 ng distansya na ito. Ang mga pyrometer ng ganitong uri, ngunit may mga espesyal na lente, ay maaaring gamitin upang sukatin ang temperatura ng mas maliliit na bagay kaysa sa mga pyrometer na may karaniwang indicator ng sighting.

Mga pyrometer ng kulay. Sinusukat ng mga pyrometer na ito ang temperatura sa pamamagitan ng ratio ng mga intensity ng monochromatic radiation mula sa katawan para sa dalawang hanay ng wavelength ng pula at asul-berde na bahagi ng nakikitang spectrum. Ang ratio na ito ay nagpapakilala sa tinatawag na temperatura ng kulay, na tumutugma sa totoong temperatura para sa ganap na itim at kulay abong mga katawan. Ginagamit ng mga domestic color pyrometer ang red-blue ratio method. Upang sukatin ang parehong monochromatic brightness, isang radiation receiver (photocell o photoresistor) na may karaniwang amplification channel para sa mga sinusukat na signal ang ginagamit.

Ang bentahe ng paraan ng pyrometry ng kulay sa iba pang mga non-contact na optical na pamamaraan ng pagsukat ng temperatura ay hindi kinakailangang magkaroon ng itim na katawan bilang object ng pagsukat. Bilang karagdagan, ang impluwensya ng radiation, mga pagbabago sa topograpiya ng ibabaw, distansya mula sa pyrometer, at mga hindi pumipili na sumisipsip ng nagliliwanag na enerhiya na matatagpuan sa pagitan ng bagay na pagsukat at pyrometer (grids, baso, diaphragms, prisms, atbp.) ay hindi kasama.

Ang mga karaniwang halimbawa ng color pyrometer ay ang TsEP-3M at TsEP-4 na mga device.

Ang set ng device ay binubuo ng tatlong bloke: isang sensor, isang electronics unit, kabilang ang isang amplification at decision circuit, at isang indicating o recording device.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng device ay batay sa awtomatikong pagsukat ng logarithm ng ratio ng spectral brightness sa pula at asul na bahagi ng spectrum. Awtomatikong kinukuha ng computing device ang logarithm ng ratio ng liwanag. Ang logarithm ng spectral luminance ratio ay proporsyonal sa kabaligtaran na mga halaga ng temperatura ng kulay.

Ang sinusukat na radiation ay pumapasok sa photocell sa pamamagitan ng optical system ng device at sa pamamagitan ng shutter na pinaikot ng isang kasabay na motor. Ang shutter ay ginawa sa anyo ng isang disk na may mga butas na natatakpan ng pula at asul na ilaw na mga filter sa paraang kapag ang disk ay umiikot, alinman sa pula o asul na liwanag ng enerhiya ay halili na tumama sa photocell. Ang mga photocurrent pulse na proporsyonal sa pula at asul na spectral na liwanag ng enerhiya ay pinalaki at inilalapat sa input ng sistema ng pagsukat. Ang photocell ay thermostatic na kinokontrol. Ang lahat ng mga device na ito ay naka-mount sa ulo ng device. Ang amplified na kasalukuyang ay ibinibigay sa yunit ng pagsukat, kung saan, pagkatapos ng naaangkop na mga pagbabagong-anyo, ang signal ay pumapasok sa isang electronic logarithmic system, na ginagawang posible upang makakuha ng isang linear scale.

Naglalaman din ang sensor head ng mga device para sa manu-mano at awtomatikong pagsasaayos ng antas ng liwanag ng enerhiya, mga tagapagpahiwatig at mga kontrol. Upang alisin ang alikabok at usok mula sa larangan ng pagtingin kapag sinusukat ang temperatura ng mga bukas na bagay, ang naka-compress na hangin ay ibinibigay sa isang hood na nakalagay sa lens barrel. Ang hanay ng pagsukat ng temperatura ay 1400--2800°C. Ang device ay may 3 hanggang 5 subrange na may pagitan na 200--400°C. Ang mga pagbabasa ng instrumento ay kino-convert sa degrees Celsius gamit ang isang calibration graph para sa isang ibinigay na subrange. Ang aparato ay na-calibrate gamit ang karaniwang mga lamp ng temperatura. Ang maximum na error sa pagsukat ng temperatura ng kulay sa 2000°C ay ±30°C.

Sa bichromatic color pyrometry na paraan, ang signal para sa regulasyon ay tinutukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng dalawang spectral energy brightness.

Ang pamamaraang ito ng pagsasaayos ng temperatura ng kulay ay nag-aalis ng pangangailangan para sa anumang circuit o ratiometer upang sukatin ang ratio ng liwanag. Ang RED-1 pyrometer ay gumagana sa prinsipyong ito, na mayroong isang photocell at naghihiwalay ng mga signal na proporsyonal sa kaukulang spectral energy brightness sa oras gamit ang isang umiikot na disk na may mga light filter.

Panimula

Kabanata 1. Mga pangunahing probisyon at konsepto

1 Ang konsepto ng mga aparato sa pagsukat ng temperatura at temperatura

1.2 Mga sukat ng temperatura

3 Internasyonal na sukat ng temperatura

Kabanata 2. Mga paraan ng pagsukat ng temperatura

2.1 Paraan ng pagsukat ng temperatura ng contact

2 Non-contact na paraan ng pagsukat ng temperatura

3 Luminescent na pamamaraan para sa pagsukat ng temperatura

Konklusyon

Bibliograpiya

Panimula

Ang mataas na pagganap, matipid at ligtas na operasyon ng iba't ibang mga teknolohikal na yunit ay nangangailangan ng paggamit ng mga modernong pamamaraan at paraan ng pagsukat ng mga dami na nagpapakilala sa pag-unlad ng proseso ng produksyon at ang kondisyon ng kagamitan.

Ang temperatura ay isa sa pinakamahalagang parameter ng mga teknolohikal na proseso. Mayroon itong ilang pangunahing mga tampok, na ginagawang kinakailangan upang gamitin malaking dami pamamaraan at teknikal na paraan upang sukatin ito.

.Mga pangunahing probisyon at konsepto

1 Ang konsepto ng mga aparato sa pagsukat ng temperatura at temperatura

Ang temperatura ay isang dami na nagpapakilala sa thermal state ng isang katawan. Maaaring tukuyin ang temperatura bilang isang parameter ng thermal state. Ang halaga ng parameter na ito ay tinutukoy ng average na kinetic energy ng translational motion ng mga molecule ng isang naibigay na katawan. Kapag ang dalawang katawan, halimbawa mga gas, ay nagkadikit, ang paglipat ng init mula sa isang katawan patungo sa isa pa ay magaganap hanggang ang mga halaga ng average na kinetic energy ng translational motion ng mga molekula ng mga katawan na ito ay pantay. Sa isang pagbabago sa average na kinetic energy ng paggalaw ng mga molekula ng isang katawan, ang antas ng pag-init nito ay nagbabago, at sa parehong oras ang mga pisikal na katangian ng katawan ay nagbabago din. Sa isang ibinigay na temperatura, ang kinetic energy ng bawat indibidwal na molekula ng isang katawan ay maaaring mag-iba nang malaki mula sa average na kinetic energy nito. Samakatuwid, ang konsepto ng temperatura ay istatistika at naaangkop lamang sa isang katawan na binubuo ng isang sapat na malaking bilang ng mga molekula; kapag inilapat sa isang molekula ito ay walang kahulugan.

Ang mga batas sa istatistika ay hindi naaangkop sa espasyo na may napakabihirang bagay. Ang temperatura sa kasong ito ay tinutukoy ng kapangyarihan ng nagliliwanag na daloy ng enerhiya na tumatagos sa katawan, at katumbas ng temperatura ng isang ganap na itim na katawan na may parehong kapangyarihan ng radiation. Ito ay kilala na sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang konsepto ng "temperatura" ay lumalawak. Halimbawa, sa mga pag-aaral ng mataas na temperatura ng plasma, ang konsepto ng "temperatura ng elektron" ay ipinakilala, na nagpapakilala sa daloy ng mga electron sa plasma.

Ang kakayahang sukatin ang temperatura gamit ang isang thermometer ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng mga katawan na may iba't ibang antas ng pag-init at sa mga pagbabago sa thermometric (pisikal) na mga katangian ng mga sangkap kapag pinainit. Dahil dito, upang lumikha ng isang thermometer at bumuo ng isang sukat ng temperatura, tila posible na pumili ng anumang thermometric na katangian na nagpapakilala sa estado ng isang partikular na sangkap at, batay sa mga pagbabago nito, bumuo ng isang sukat ng temperatura. Gayunpaman, ang paggawa ng gayong pagpili ay hindi napakadali, dahil ang thermometric na ari-arian ay dapat na hindi malabo na magbago sa temperatura, maging independiyente sa iba pang mga kadahilanan, at payagan ang posibilidad na sukatin ang mga pagbabago nito sa medyo simple at maginhawang paraan. Sa totoo lang, walang isang thermometric property na ganap na makakatugon sa mga kinakailangang ito sa buong hanay ng mga sinusukat na temperatura.

Gamit ang halimbawa ng isang mercury at alcohol thermometer ng isang maginoo na uri, makikita na kung ang kanilang mga kaliskis sa pagitan ng mga punto na tumutugma sa kumukulong temperatura ng tubig at ang pagkatunaw ng yelo sa normal na presyon ng atmospera ay nahahati sa 100 pantay na bahagi (isinasaalang-alang ang natutunaw na punto ng yelo bilang 0), kung gayon ay malinaw na ang mga pagbabasa ng parehong mga thermometer na mercury at alkohol ay magiging pareho sa mga puntong 0 at 100, dahil ang mga puntong ito ng temperatura ay kinuha bilang mga paunang mga upang makuha ang pangunahing agwat ng sukat. Kung gagamitin natin ang mga thermometer na ito upang sukatin ang parehong temperatura ng anumang daluyan sa iba sa mga puntong ito, kung gayon ang kanilang mga pagbabasa ay magkakaiba, dahil ang mga coefficient ng volumetric thermal expansion ng mercury at alkohol ay depende sa temperatura.

Ang thermometer ay isang aparato (instrumento) na ginagamit upang sukatin ang temperatura sa pamamagitan ng pag-convert nito sa isang pagbabasa o signal na isang kilalang function ng temperatura. Ang sensitibong elemento ng isang thermometer ay ang bahagi ng thermometer na nagko-convert ng thermal energy sa isa pang uri ng enerhiya upang makakuha ng impormasyon sa temperatura. Mayroong contact at non-contact thermometer. Ang sensitibong elemento ng isang contact thermometer ay direktang nakikipag-ugnayan sa medium na sinusukat. Ang pyrometer ay isang non-contact thermometer na ang operasyon ay batay sa paggamit ng thermal radiation mula sa mga pinainit na katawan. Ang thermoset ay isang pag-install ng pagsukat na binubuo ng isang thermometer na walang sariling sukat at isang pangalawang aparato na nagko-convert ng output signal ng thermometer sa isang numerical na halaga.

2 Mga antas ng temperatura

Ang unang aparato na nilikha upang sukatin ang temperatura ay itinuturing na thermometer ng tubig ni Galileo (1597). Ang thermometer ni Galileo ay walang sukat at mahalagang tagapagpahiwatig lamang ng temperatura. Makalipas ang kalahating siglo, noong 1641, isang may-akda na hindi namin kilala ang gumawa ng thermometer na may sukat na may mga di-makatwirang dibisyon. Pagkalipas ng isa pang kalahating siglo, unang iminungkahi ni Renaldini na kunin ang mga natutunaw na punto ng yelo at tubig na kumukulo bilang mga pare-parehong punto na nagpapakilala sa thermal equilibrium. Kasabay nito, ang sukat ng temperatura ay hindi pa umiiral. Ang unang sukat ng temperatura ay iminungkahi at ipinatupad ni D.G. Fahrenheit (1724). Ang mga antas ng temperatura ay itinatag sa pamamagitan ng arbitraryong pagpili ng zero at iba pang mga pare-parehong punto at arbitraryong pagkuha ng pagitan ng temperatura bilang isang yunit. Si Fahrenheit ay hindi isang siyentipiko. Siya ay nakikibahagi sa paggawa ng mga babasagin. Nalaman niya na ang taas ng mercury barometer ay depende sa temperatura. Nagbigay ito sa kanya ng ideya na lumikha ng isang glass mercury thermometer na may degree scale. Ibinatay niya ang kanyang sukat sa tatlong puntos: 1 - "ang punto ng matinding lamig (absolute zero)", nakuha sa pamamagitan ng paghahalo ng tubig, yelo at ammonia sa ilang mga proporsyon, at kinuha niya bilang zero mark (ayon sa ating modernong sukat, katumbas sa humigit-kumulang -17, 8°C); 2 - natutunaw na punto ng yelo, itinalagang +32°, at 3 - normal na temperatura katawan ng tao, itinalagang +96° (sa aming sukat na +35.6°C). Ang kumukulong punto ng tubig ay hindi paunang na-standardize at pagkatapos lamang ay itinakda sa +212° (sa normal na atmospheric pressure).

Makalipas ang ilang taon, noong 1731, R.A. Iminungkahi ni Reaumur ang paggamit ng alkohol na tulad ng isang konsentrasyon para sa mga thermometer ng salamin na sa temperatura ng pagkatunaw ng yelo ay pupunuin nito ang isang dami ng 1000 mga yunit ng dami, at sa temperatura na kumukulo ito ay lalawak sa 1080 na mga yunit. Alinsunod dito, iminungkahi ni Reaumur na unang italaga ang natutunaw na punto ng yelo bilang 1000°, at ang kumukulong punto ng tubig bilang 1080 0(mamaya 0° at 80°).

Noong 1742, tinukoy ng A. Celsius, gamit ang mercury sa mga glass thermometer, ang natutunaw na punto ng yelo bilang 100°, at ang kumukulong punto ng tubig bilang 0°. Ang pagtatalagang ito ay naging hindi maginhawa, at pagkaraan ng 3 taon, iminungkahi ni Stremer (o marahil K. Linnaeus) na baguhin ang mga pagtatalaga na una nang pinagtibay ng Celsius sa kabaligtaran. Ang ilang iba pang mga sukat ay iminungkahi. Iminungkahi ni M.V. Lomonosov ang isang likidong thermometer na may sukat na 150° sa hanay mula sa natutunaw na punto ng yelo hanggang sa kumukulong punto ng tubig.

I.G. Iminungkahi ni Lambert (1779) ang isang air thermometer na may sukat na 375°, na kumukuha ng 1000 ng pagpapalawak ng dami ng hangin bilang 1°. Mayroon ding mga kilalang pagtatangka na lumikha ng mga thermometer batay sa pagpapalawak ng mga solido (P. Muschenbroek, 1725)

Ang lahat ng mga iminungkahing sukat ng temperatura ay ginawa (na may mga bihirang eksepsiyon) sa parehong paraan: dalawang (hindi bababa sa) pare-parehong mga punto ang itinalaga ng ilang mga numerong halaga at ipinapalagay na ang maliwanag na thermometric na katangian ng sangkap na ginamit sa thermometer ay linearly na nauugnay sa temperatura. Ngunit nang maglaon ay lumabas na ang mga thermometer na binuo batay sa iba't ibang mga thermometric na sangkap na may pare-parehong antas ng sukat ay nagbigay ng iba't ibang mga pagbabasa sa mga temperatura na naiiba mula sa mga temperatura ng pare-parehong mga punto. Ang huli ay naging lalong kapansin-pansin sa mataas (mas mataas kaysa sa kumukulong punto ng tubig) at napakababang temperatura.

Noong 1848, iminungkahi ni Kelvin (W. Thomson) na bumuo ng sukat ng temperatura sa isang thermodynamic na batayan, na kinukuha ang temperatura ng absolute zero bilang zero at itinalaga ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo bilang +273.1°. Ang thermodynamic temperature scale ay batay sa pangalawang batas ng thermodynamics. Tulad ng nalalaman, ang trabaho sa Carnot cycle ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura at hindi nakasalalay sa thermometric substance. Ang isang degree sa thermodynamic scale ay tumutugma sa pagtaas ng temperatura na tumutugma sa 1/100 ng gawaing ginawa sa Carnot cycle sa pagitan ng mga natutunaw na punto ng yelo at ng kumukulong punto ng tubig sa normal na presyon ng atmospera. Ang thermodynamic scale ay magkapareho sa ideal na sukat ng gas, na binuo sa pagtitiwala ng ideal na presyon ng gas sa temperatura. Ang mga batas ng presyon kumpara sa temperatura para sa mga tunay na gas ay lumihis mula sa mga ideal, ngunit ang mga pagwawasto para sa mga paglihis ng mga tunay na gas ay maliit at maaaring maitatag nang may mataas na antas ng katumpakan. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagmamasid sa pagpapalawak ng mga tunay na gas at pagpapakilala ng mga pagwawasto, posibleng tantiyahin ang temperatura sa isang thermodynamic scale.

Habang lumalawak ang mga siyentipikong obserbasyon at nabuo ang industriyal na produksyon, isang natural na pangangailangan ang bumangon upang magtatag ng ilang uri ng pare-parehong sukat ng temperatura. Ang unang pagtatangka sa direksyong ito ay ginawa noong 1877, nang pinagtibay ng International Committee of Weights and Measures ang centigrade hydrogen scale bilang pangunahing sukat ng temperatura. Ang natutunaw na punto ng yelo ay kinuha bilang zero, at ang kumukulong punto ng tubig sa normal na atmospheric pressure na 760 mm ay kinuha bilang 100°. rt. Art. Ang temperatura ay tinutukoy ng presyon ng hydrogen sa isang pare-parehong dami. Ang zero mark ay tumutugma sa isang presyon ng 1000 mm. rt. Art. Ang mga degree ng temperatura sa sukat na ito ay malapit na tumutugma sa mga degree ng thermodynamic scale, gayunpaman, ang praktikal na paggamit ng hydrogen thermometer ay limitado dahil sa maliit na hanay ng temperatura mula sa humigit-kumulang -25 hanggang +100 °. Sa simula ng ika-20 siglo. Ang Celsius (o Fahrenheit - sa mga bansang Anglo-American) at Reaumur ay malawakang ginagamit, at sa mga akdang siyentipiko ay ginamit din ang Kelvin at hydrogen scale.

1.3 International na sukat ng temperatura

Sa matinding pagtaas ng mga pangangailangan para sa tumpak na pagtatasa ng temperatura, ang mga conversion mula sa isang sukat patungo sa isa pa ay lumikha ng malalaking kahirapan at humantong sa maraming hindi pagkakaunawaan. Samakatuwid, pagkatapos ng ilang taon ng paghahanda at mga paunang pansamantalang desisyon, nagpasya ang VIII General Conference of Weights and Measures noong 1933 na ipakilala ang International Temperature Scale (ITS). Ang desisyon na ito ay legal na inaprubahan ng karamihan sa mga binuo bansa sa mundo. Sa USSR, ang International Temperature Scale ay ipinakilala noong Oktubre 1, 1934 (All-Union Standard OST VKS 6954).

Ang International Temperature Scale ay isang praktikal na pagpapatupad ng thermodynamic centigrade temperature scale, kung saan ang natutunaw na punto ng yelo at ang kumukulong punto ng tubig sa normal na presyon ng atmospera ay itinalaga ayon sa pagkakabanggit 0° at 100°. Ang ITS ay nakabatay sa isang sistema ng pare-pareho, tiyak na reproducible na equilibrium na temperatura (constant points), na itinalaga ng mga numerical value. Upang matukoy ang mga intermediate na temperatura, ginagamit ang mga interpolation device, na naka-calibrate sa mga pare-parehong puntong ito. Ang mga temperaturang sinusukat sa internasyonal na sukat ay itinalagang SS. Kabaligtaran sa degree na Celsius scale - na batay din sa mga natutunaw na punto ng yelo at ang kumukulong punto ng tubig sa normal na presyon ng atmospera at may mga pagtatalaga na 0 ° at 100 ° C, ngunit binuo sa ibang batayan (sa isang linear na relasyon sa pagitan ng temperatura at pagpapalawak ng mercury sa salamin), ang mga degree ayon sa internasyonal na sukat ay nagsimulang tawaging "internasyonal na mga degree" o "mga degree ng centigrade scale." Ang mga pangunahing pare-parehong punto ng ITS at ang mga numerical na halaga ng mga temperatura na itinalaga sa kanila sa normal na presyon ng atmospera ay ibinibigay sa ibaba: (tingnan din ang Fig. No. 1):

a) equilibrium na temperatura sa pagitan ng likido at gas na oxygen (boiling point ng oxygen) - 182.96°

b) equilibrium na temperatura sa pagitan ng yelo at tubig na puspos ng hangin (pagkatunaw ng yelo) 0.000°

c) ang equilibrium na temperatura sa pagitan ng likidong tubig at ang singaw nito (kumukulo ng tubig) 100,000°

d) ang equilibrium na temperatura sa pagitan ng likidong asupre at ang singaw nito (punto ng kumukulo ng asupre) 414.60°

e) equilibrium na temperatura sa pagitan ng solid at likidong pilak (solidification point ng pilak) 961.93°

f) equilibrium na temperatura sa pagitan ng solid at likidong ginto (solidification point ng ginto) 1064.43°

kanin. No. 1 International Temperature Scale

2. Mga paraan ng pagsukat ng temperatura

Ang mga katangian ng tubig ay kadalasang ginagamit upang makakuha ng sukat ng temperatura. Ang mga natutunaw na punto ng yelo at ang kumukulong punto ng tubig sa normal na presyon ng atmospera ay pinili bilang mga reference point sa modernong (ngunit hindi kinakailangang orihinal) na mga kaliskis ng temperatura na iminungkahi ni Anders Celsius (1701-1744), René Antoine Ferchault Reaumur (1683 - 1757), Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 -1736). Ang huli ay lumikha ng unang praktikal na mga thermometer ng alkohol at mercury, na malawakang ginagamit hanggang ngayon. Ang Reaumur at Fahrenheit temperature scales ay kasalukuyang ginagamit sa USA, Great Britain at ilang iba pang bansa.

Ang sukat ng temperatura ng Celsius, na ipinakilala noong 1742, na nagmungkahi ng agwat ng temperatura sa pagitan ng mga temperatura ng pagtunaw ng yelo at pagkulo ng tubig sa normal na presyon (1 atm o 101,325 Pa) na hahatiin sa isang daang pantay na bahagi (degrees Celsius), ay malawakang ginagamit ngayon. , bagama't sa isang mas pinong anyo, kapag ang isang degree Celsius ay itinuturing na katumbas ng isang kelvin. Sa kasong ito, ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo ay kinuha katumbas ng 0 ° C, at ang kumukulong punto ng tubig ay nagiging humigit-kumulang katumbas ng 99.975 ° C. Ang mga resultang pagwawasto, bilang panuntunan, ay hindi makabuluhan, dahil ang karamihan sa mga ginamit na alcohol, mercury at electronic thermometer ay walang sapat na katumpakan (dahil ito ay karaniwang hindi kinakailangan). Nagbibigay-daan ito sa iyo na huwag pansinin ang napakaliit na pagwawasto na ito.

Mula nang ipakilala ang International System of Units (SI), dalawang sukat ng temperatura ang inirerekomenda para magamit. Ang unang sukat ay thermodynamic, na hindi nakadepende sa mga katangian ng substance na ginamit (working fluid) at ipinakilala sa pamamagitan ng Carnot cycle. Ang sukat ng temperatura na ito ay tinalakay nang detalyado sa Ikatlong Kabanata. Tandaan lamang natin na ang yunit ng temperatura sa sukat ng temperatura na ito ay isang kelvin (1 K), isa sa pitong base unit sa SI system. Ang yunit na ito ay pinangalanan sa English physicist na si William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907), na bumuo ng iskala na ito at pinananatiling pareho ang yunit ng temperatura gaya ng sa Celsius temperature scale. Ang pangalawang inirerekomendang sukat ng temperatura ay ang internasyonal na praktikal. Ang sukat na ito ay may 11 reference point - ang mga temperatura ng mga phase transition ng isang bilang ng mga purong sangkap, at ang mga halaga ng mga temperatura na ito ay patuloy na pinipino. Ang yunit ng pagsukat ng temperatura sa internasyonal na praktikal na sukat ay 1 K din.

Ang isang katawan na ang thermometric na katangian ay ginagamit upang masukat ang temperatura ay tinatawag na isang thermometric body.

Ayon sa prinsipyo ng operasyon, ang lahat ng mga thermometer ay nahahati sa mga sumusunod na grupo, na ginagamit para sa iba't ibang mga saklaw ng temperatura:

Mga thermometer ng pagpapalawak mula -260 hanggang +700 °C, batay sa mga pagbabago sa dami ng mga likido o solid na may mga pagbabago sa temperatura.

Manometric thermometers mula -200 hanggang +600 °C, pagsukat ng temperatura batay sa pagtitiwala sa presyon ng isang likido, singaw o gas sa isang saradong dami sa pagbabago ng temperatura.

Ang mga thermometer ng paglaban sa elektrikal ay pamantayan mula -270 hanggang +750 °C, na ginagawang pagbabago sa paglaban ng elektrikal ng mga konduktor o semiconductor ang pagbabago sa temperatura.

Thermoelectric thermometers (o pyrometers), standard mula -50 hanggang +1800 °C, ang conversion na kung saan ay batay sa pagtitiwala sa halaga ng electromotive force sa temperatura ng junction ng hindi magkatulad na conductors.

Radiation pyrometers mula 500 hanggang 100,000 °C, batay sa pagsukat ng temperatura sa pamamagitan ng intensity ng radiant energy na ibinubuga ng isang pinainit na katawan,

Mga thermometer batay sa electrophysical phenomena mula -272 hanggang +1000 °C (thermo-noise thermoelectric converter, volumetric resonant thermal converter, nuclear resonant thermal converter).

1 Paraan ng pagsukat ng temperatura ng contact

Ang constant-volume gas thermometer (Fig. No. 2) ay binubuo ng isang thermometric body - isang bahagi ng gas na nakapaloob sa isang sisidlan na konektado ng isang tubo sa isang pressure gauge. Ang sinusukat na pisikal na dami (thermometric na katangian) na nagbibigay ng pagpapasiya ng temperatura ay ang presyon ng gas sa isang tiyak na nakapirming dami. Ang katatagan ng lakas ng tunog ay nakamit sa pamamagitan ng katotohanan na sa pamamagitan ng patayong paggalaw ng kaliwang tubo ang antas sa kanang tubo ng gauge ng presyon ay dinadala sa parehong halaga (marka ng sanggunian) at sa sandaling ito ang pagkakaiba sa taas ng mga antas ng likido sa pressure gauge ay sinusukat. Isinasaalang-alang ang iba't ibang mga pagwawasto (halimbawa, pagpapalawak ng thermal ng mga bahagi ng salamin ng thermometer, adsorption ng gas, atbp.) Ginagawang posible upang makamit ang katumpakan ng pagsukat ng temperatura gamit ang isang pare-pareho ang dami ng thermometer ng gas na katumbas ng isang ikalibo ng isang kelvin.

kanin. No. 2 Gas thermometer diagram

Ang likidong thermometer (Fig. No. 3) ay ang pinakakaraniwang ginagamit na thermometer sa pang-araw-araw na buhay, batay sa pagbabago sa dami ng likido kapag nagbabago ang temperatura nito. Sa isang mercury-glass thermometer, ang thermometric body ay mercury na inilagay sa isang glass container na may capillary. Ang thermometric na katangian ay ang distansya mula sa mercury meniscus sa capillary hanggang sa isang arbitrary na nakapirming punto. Ginagamit ang mga thermometer ng mercury sa hanay ng temperatura mula -35 oC hanggang ilang daang digri Celsius.

kanin. No. 3 Liquid thermometer diagram

a - room thermometer na may panlabas na sukat;

b - thermometer ng laboratoryo na may naka-embed na sukat, na may puntong 0°C sa sukat.

Ang iba pang mga uri ng karaniwang ginagamit na likidong thermometer ay alkohol (-8°C hanggang +8°C) at pentane (-200°C hanggang +35°C). Tandaan na ang tubig ay hindi maaaring gamitin bilang isang thermometric body sa isang likidong thermometer: ang dami ng tubig ay unang bumaba sa pagtaas ng temperatura at pagkatapos ay tumataas, na ginagawang imposibleng gamitin ang dami ng tubig bilang isang thermometric na tampok.

Ang isa pang prinsipyo ng pagsukat ng temperatura ay ipinatupad sa mga thermocouple. Ang thermocouple (Fig. No. 4) ay isang electrical circuit na ibinebenta mula sa dalawang magkaibang metal conductor, ang isang junction ay nasa sinusukat na temperatura (measuring junction), at ang isa naman (reference junction) ay nasa kilalang temperatura, halimbawa, sa temperatura ng silid. Dahil sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga junction, lumilitaw ang isang electromotive force (thermo-EMF), ang pagsukat na ginagawang posible upang matukoy ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga junction, at samakatuwid ang temperatura ng pagsukat ng junction.

Sa naturang thermometer, ang thermometric body ay ang junction ng dalawang metal, at ang thermometric feature ay ang thermo-EMF na lumalabas sa circuit. Ang sensitivity ng mga thermocouples ay mula sa mga yunit hanggang sa daan-daang μV/K, at ang hanay ng mga sinusukat na temperatura ay mula sa ilang sampu ng Kelvin (liquid nitrogen temperature) hanggang isa at kalahating libong degrees Celsius. Para sa mataas na temperatura, ginagamit ang mga thermocouple na gawa sa mga marangal na metal. Ang pinakakaraniwang ginagamit na thermocouple ay batay sa mga junction ng mga sumusunod na materyales: tanso-constantan, iron-constantan, chromel-alumel, platinum-rhodium - platinum.

kanin. No. 4 Thermocouple circuit

2 Non-contact na paraan ng pagsukat ng temperatura

Ang non-contact na paraan ay batay sa pang-unawa ng thermal energy na ipinadala sa pamamagitan ng radiation at nakita sa isang tiyak na distansya mula sa volume na pinag-aaralan. Ang pamamaraang ito ay hindi gaanong sensitibo kaysa sa pakikipag-ugnay. Ang mga pagsukat ng temperatura ay nakasalalay sa malaking lawak sa pagpaparami ng mga kondisyon ng pagkakalibrate sa panahon ng operasyon, at kung hindi man ay may malalaking error na nagaganap. Ang isang aparato na ginagamit upang sukatin ang temperatura sa pamamagitan ng pag-convert ng mga halaga nito sa isang signal o pagbabasa ay tinatawag na thermometer (GOST 13417-76). Ito ay mga thermoelement na konektado sa serye, na gumagamit ng kilalang Seebeck effect. Ang thermoelement ay binubuo ng dalawang electrically conductive na materyales, na nakaayos sa anyo ng conductive track at kung saan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa isang punto (ang tinatawag na hot junction). Kung, dahil sa mga panlabas na impluwensya, ang isang pagkakaiba sa temperatura ay lumitaw sa pagitan ng punto ng contact (mainit na kantong) at parehong bukas na dulo (malamig na kantong), pagkatapos ay isang boltahe ng ilang millivolts ang lilitaw sa magkabilang dulo ng mga thermoelement.

Sa pamamagitan ng isang non-contact na paraan ng pagsukat ng temperatura, ang pagtaas sa temperatura ng "hot junction" point ay sanhi ng pagsipsip ng infrared radiation na pumapasok sa puntong ito. Ang bawat bagay ay naglalabas ng infrared na ilaw, at ang enerhiya ng liwanag na ito ay tumataas habang tumataas ang temperatura ng bagay. Batay sa epektong ito, sinusukat ng mga module ng Thermopile ang radiated na kapangyarihan at sa gayon ay tinutukoy ang temperatura ng bagay na may mataas na katumpakan.

3 Luminescent na paraan ng pagsukat ng temperatura

Ginagawang posible ng mga modernong fiber-optic sensor na sukatin ang maraming katangian ng mga pasilidad sa laboratoryo at pang-industriya, sa partikular na temperatura. Sa kabila ng katotohanan na ang kanilang paggamit ay medyo labor-intensive, ito ay nagbibigay ng isang bilang ng mga pakinabang kapag gumagamit ng naturang mga sensor sa pagsasanay: non-inductive (i.e. hindi madaling kapitan sa impluwensya ng electromagnetic induction); maliit na sukat ng sensor, pagkalastiko, lakas ng makina, mataas na paglaban sa kaagnasan, atbp.

Sensor batay sa thermal radiation. Bilang mga aparato para sa pagsukat ng temperatura, maaaring gamitin ang mga fiber-optic sensor batay sa thermal radiation, ang kakanyahan nito ay ang mga sumusunod. Ang sangkap na pinag-aaralan sa temperaturang higit sa 0 K, dahil sa mga thermal vibrations ng mga atom at molekula, ay naglalabas ng thermal radiation. Tumataas ang enerhiya ng radiation habang tumataas ang temperatura, at bumababa ang wavelength kung saan ang maximum na radiation. Alinsunod dito, upang matukoy ang temperatura, maaaring gamitin ng isa ang formula ng Planck para sa enerhiya ng thermal radiation ng isang itim na katawan sa isang nakapirming wavelength o wavelength range.

Sensor batay sa liwanag na pagsipsip ng isang semiconductor. Ang mga fiber-optic sensor ay kilala rin, ang pagpapatakbo nito ay batay sa mga optical na katangian ng ilang mga semiconductors. Ang semiconductor na ginamit ay may limitadong wavelength ng optical absorption spectrum. Para sa liwanag na may wavelength na mas maikli kaysa sa conductor, tumataas ang absorption, at habang tumataas ang temperatura, ang cutoff wavelength ay gumagalaw patungo sa mas mahabang wavelength (mga 3 nm/K). Kapag ang isang sinag ay inilapat sa isang semiconductor na kristal mula sa isang pinagmumulan ng liwanag na mayroong spectrum ng paglabas sa paligid ng tinukoy na hangganan ng spectrum ng pagsipsip, ang intensity ng liwanag na dumadaan sa photosensitive na bahagi ng sensor ay bababa sa pagtaas ng temperatura. Batay sa output signal ng detector, ang temperatura ay maaaring maitala gamit ang pamamaraang ito.

Gamit ang pamamaraang ito, maaari mong sukatin ang temperatura sa hanay mula 30 hanggang 300 °C na may error na ±0.5 °C.

Fluorescence na nakabatay sa sensor. Ang sensor na ito ay dinisenyo bilang mga sumusunod. Ang isang fluorescent substance ay inilalapat sa dulo ng optical fiber ng photosensitive na bahagi. Ang fluorescent radiation na nabuo ng ultraviolet rays na isinasagawa ng isang optical fiber ay tinatanggap ng parehong hibla. Ang signal ng temperatura ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagkalkula ng ratio ng kaukulang fluorescent emission intensities para sa isang signal na may wavelength na malakas na nakadepende sa temperatura sa intensity ng signal na may ibang wavelength na mahinang nakadepende sa temperatura.

Ang hanay ng mga temperatura na sinusukat ng naturang sensor ay nasa hanay mula -50 hanggang 200 °C na may error na ±0.1 °C.

Konklusyon

Ang temperatura ay isa sa mga pangunahing parameter na napapailalim sa kontrol ng mga awtomatikong sistema ng kontrol para sa mga prosesong metalurhiko. Sa mga kondisyon ng agresibong kapaligiran at mataas na temperatura, ang mga photoelectric pyrometer ay pinakaangkop para sa paggamit. Pinapayagan ka nitong kontrolin ang temperatura mula 100 hanggang 6000 ° C at sa itaas. Ang isa sa mga pangunahing bentahe ng mga aparatong ito ay ang kawalan ng impluwensya ng patlang ng temperatura ng pinainit na katawan sa metro, dahil sa panahon ng proseso ng pagsukat hindi sila direktang nakikipag-ugnay sa bawat isa. Nagbibigay din ang mga photoelectric pyrometer ng tuluy-tuloy na awtomatikong pagsukat at pagtatala ng temperatura, na nagbibigay-daan sa kanilang paggamit sa mga awtomatikong sistema ng kontrol sa proseso nang walang karagdagang gastos para sa pagbili at pagpapanatili ng mga interface device.

Ang pagsusuri ng mga pamamaraan ng luminescent para sa pagsukat ng temperatura na ipinakita sa gawaing ito, kung ihahambing sa mga pamamaraan ng pakikipag-ugnay, ay may parehong mga pakinabang tulad ng mga optical na pamamaraan. Kasabay nito, hindi gaanong kumplikado sa pag-aayos ng proseso ng pag-aaral ng temperatura at hindi gaanong tumpak kumpara sa iba pang mga optical na pamamaraan. Bilang karagdagan, ang paggamit ng mga katangian ng luminescence ay ginagawang posible na bumuo ng mga pamamaraan para sa pagsukat ng mga patlang ng temperatura ng mga bagay na may kumplikadong mga geometric na hugis.

Mula sa pagsusuri sa itaas, ang pangangailangan para sa karagdagang pag-unlad at pagpapabuti ng mga teknolohiya sa pagsukat ng temperatura gamit ang mga pamamaraan ng luminescent ay kitang-kita.

temperatura thermometer fluorescent

Panitikan

1.Preobrazhensky, V.P. Mga sukat at instrumento ng thermal. / V.P. Preobrazhensky - M.: Enerhiya, 1978. - P. 704

Chistyakov, S.F., Radun D.V. Thermal na mga sukat at instrumento. / S.F. Chistyakov - M.: Mas Mataas na Paaralan, 1972. - P. 392

Nikonenko, V.A., Sild Yu.A., Ivanov I.A. Pagbuo ng isang metrological support system para sa pagsukat ng mga thermal imaging device. - Teknolohiya sa pagsukat, No. 4, 2004. - P. 48-51

Mga sukat sa industriya: Sanggunian. Ed.