Modern sıcaklık ölçümü araçları. Sıcaklığı ölçme yöntemleri ve araçları genel bilgiler. Sıvı cam termometrelerin hataları

FEDERAL EĞİTİM AJANSI
Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu Rybinsk Devlet Havacılık Teknoloji Akademisi, P.A. Solovyova.
Sosyal ve Ekonomi Fakültesi
Departman - Üretim Organizasyonu ve Kalite Yönetimi
DERS ÇALIŞMASI
ÖLÇME YÖNTEM VE ARAÇLARI
SICAKLIK ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ VE ARAÇLARI. HER YÖNTEMİN AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI. ÖLÇÜ CİHAZLARININ METROLOJİK DESTEĞİ.
Açıklayıcı not
Tamamlayan: UKT-06 grup öğrencisi		Danilo M.I.
“___”__________ 2008
Kontrol eden: Kıdemli Öğretim Görevlisi		Lebedeva I.G.
“___”__________ 2008
Rybinsk 2008

giriiş

Makine mühendisliği endüstrisindeki teknolojik birimlerin yüksek performanslı, ekonomik ve güvenli çalışması, modern yöntemler ve üretim sürecinin ilerleyişini ve ekipmanın durumunu karakterize eden miktarları ölçme araçları.

Ünitelerin çalışması sırasında izlenmesi gereken ana parametreler (miktarlar) çeşitli ortamların sıcaklığıdır; gazların ve sıvıların akışı, basıncı, bileşimi; metal bileşimi; haddelenmiş ürünlerin geometrik boyutları. Otomatik aletler sıcaklığı ölçer: metalurji fırınlarının çalışma alanlarında, eritilmiş ve ısıtılmış metalde, refrakter duvar elemanlarında, rejeneratörlerin ve reküperatörlerin tasarımında ve ayrıca yakıt yanma ürünlerinde.

Yöntemler ve teknik araçlar
sıcaklık ölçümleri

1.1 SICAKLIK ÖLÇÜMÜ

Sıcaklıkları ölçmenin iki ana yolu vardır: temaslı ve temassız. Temas yöntemleri, bir sıcaklık ölçüm dönüştürücüsünün incelenen nesneyle doğrudan temasına dayanır ve bunun sonucunda dönüştürücü ile nesne arasında bir termal denge durumu elde edilir. Bu yöntemin kendi dezavantajları vardır. Bir nesnenin sıcaklık alanı, içine bir termal sensör yerleştirildiğinde bozulur. Dönüştürücünün sıcaklığı her zaman nesnenin gerçek sıcaklığından farklıdır. Sıcaklık ölçümünün üst sınırı, sıcaklık sensörlerinin yapıldığı malzemelerin özellikleriyle sınırlıdır. Ayrıca yüksek hızda dönen, erişilemeyen nesnelerdeki sıcaklığın ölçülmesiyle ilgili bir takım problemler temas yöntemiyle çözülememektedir.

Çalışma prensibine göre tüm termometreler, farklı sıcaklık aralıkları için kullanılan aşağıdaki gruplara ayrılır:

1 Sıvıların veya sıvıların hacmindeki değişikliklere bağlı olarak -260 ila +700 °C arası genleşme termometreleri

Sıcaklık değişimi olan katılar.

-200 ila +600 °C arası 2 manometrik termometre, basınca dayalı olarak sıcaklığı ölçer

Sıcaklık değişimlerinden kapalı bir hacimde sıvı, buhar veya gaz.

3. -270 ila +750 °C arası standart elektrik dirençli termometreler, dönüştürücü

sıcaklıktaki bir değişikliğin iletkenlerin veya yarı iletkenlerin elektrik direncinde bir değişikliğe dönüşmesi.

4. Termoelektrik termometreler (veya pirometreler), standart olarak -50 ila +1800 °C arası,

dönüşümü elektromotor kuvvet değerinin bağlantı sıcaklığına bağımlılığıdır

farklı iletkenler.

Değere göre sıcaklık ölçümüne dayalı olarak 500 ila 100.000 °C arası radyasyon pirometreleri

ısıtılmış bir cisim tarafından yayılan radyant enerjinin yoğunluğu,

-272 ila +1000 °C arası elektrofiziksel olaylara dayanan termometreler (termal gürültü

termoelektrik dönüştürücüler, hacimsel rezonans termal dönüştürücüler, nükleer rezonans

1.2 Sıcaklık ölçüm yöntemleri

Bir cismin sıcaklığını belirlemek için, bir sıcaklık standardının, yani belirli koşullar altında dengede olan ve oldukça kolay bir şekilde yeniden üretilebilen, belirli bir sıcaklık değerine sahip olan bir cismin seçilmesi gerekir. Bu sıcaklık değeri, karşılık gelen sıcaklık ölçeğinin referans noktasıdır; belirli bir cismin sıcaklığını ölçmenize olanak tanıyan sıralı bir sıcaklık değerleri dizisidir. Sıcaklık ölçeği, sıcaklığa bağlı fiziksel parametrelerden herhangi birini doğrudan ölçerek vücut sıcaklığını dolaylı olarak belirlemenize olanak tanır.

Suyun özellikleri çoğunlukla sıcaklık ölçeği elde etmek için kullanılır. Normal atmosferik basınçta buzun erime noktaları ve suyun kaynama noktası, Anders Celsius (1701 - 1744), René Antoine Ferchaux Reaumur (1683 - 1757) tarafından önerilen modern (ancak orijinal olması şart değil) sıcaklık ölçeklerinde referans noktaları olarak seçilmiştir. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736). İkincisi, bugün hala yaygın olarak kullanılan ilk pratik alkol ve cıva termometrelerini yarattı. Reaumur ve Fahrenheit sıcaklık ölçekleri şu anda ABD, İngiltere ve diğer bazı ülkelerde kullanılmaktadır.

1742'de tanıtılan ve normal basınçta (1 atm veya 101.325 Pa) buzun erime sıcaklığı ile suyun kaynama sıcaklığı arasındaki sıcaklık aralığının yüz eşit parçaya (Santigrat derece) bölünmesini öneren Celsius sıcaklık ölçeği, günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. , daha rafine bir biçimde olmasına rağmen, bir santigrat derecenin bir kelvin'e eşit olduğu kabul edilir (aşağıya bakınız). Bu durumda buzun erime sıcaklığı 0 oC alınır ve suyun kaynama noktası yaklaşık olarak 99.975 oC olur. Bu durumda ortaya çıkan düzeltmeler, kural olarak önemli değildir, çünkü kullanılan alkol, cıva ve elektronik termometrelerin çoğu yeterli doğruluğa sahip değildir (çünkü bu genellikle gerekli değildir). Bu, bu çok küçük düzeltmeleri göz ardı etmenize olanak tanır.

Uluslararası Birim Sisteminin (SI) kullanıma sunulmasından bu yana, iki sıcaklık ölçeğinin kullanılması tavsiye edilmiştir. İlk ölçek, kullanılan maddenin (çalışma sıvısı) özelliklerine bağlı olmayan ve Carnot döngüsü yoluyla uygulanan termodinamiktir. Bu sıcaklık ölçeği Üçüncü Bölüm'de ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Bu sıcaklık ölçeğindeki sıcaklık biriminin SI sistemindeki yedi temel birimden biri olan bir kelvin (1 K) olduğunu belirtelim. Bu birim, adını bu ölçeği geliştiren ve sıcaklık birimini Celsius sıcaklık ölçeğindekiyle aynı tutan İngiliz fizikçi William Thomson'dan (Lord Kelvin) (1824 - 1907) almıştır. Önerilen ikinci sıcaklık ölçeği uluslararası pratik olanıdır. Bu ölçeğin 11 referans noktası vardır - bir dizi saf maddenin faz geçişlerinin sıcaklıkları ve bu sıcaklık noktalarının değerleri sürekli olarak iyileştirilmektedir. Uluslararası pratik ölçekte sıcaklık ölçüm birimi de 1 K'dır.

Şu anda hem termodinamik ölçeğin hem de uluslararası pratik sıcaklık ölçeğinin ana referans noktası suyun üçlü noktasıdır. Bu nokta, suyun aynı anda katı, sıvı ve gaz halinde bulunabileceği kesin olarak tanımlanmış sıcaklık ve basınç değerlerine karşılık gelir. Üstelik bir termodinamik sistemin durumu yalnızca sıcaklık ve basınç değerleriyle belirleniyorsa, o zaman yalnızca bir üçlü nokta olabilir. SI sisteminde suyun üçlü noktasının sıcaklığı 609 Pa basınçta 273,16 K olarak alınır.

Bir sıcaklık standardı kullanılarak belirlenen referans noktalarının belirtilmesine ek olarak, değişimi sıcaklıktaki bir değişikliğin işareti veya termometrik bir işaret olan, fiziksel bir miktarla tanımlanan vücudun termodinamik bir özelliğinin seçilmesi gerekir. Bu özellik oldukça kolay bir şekilde tekrarlanabilir olmalı ve fiziksel miktar kolayca ölçülebilir olmalıdır. Belirtilen fiziksel miktarın ölçülmesi, referans noktalarına göre orta düzeyde bir dizi sıcaklık noktası (ve bunlara karşılık gelen sıcaklık değerleri) elde etmemizi sağlar.

Termometrik özelliği sıcaklığı ölçmek için kullanılan bir cisme termometrik cisim denir.

Termometrik işaretler şu konularda değişiklik gösterebilir: bir gazın veya sıvının hacmi, cisimlerin elektriksel direnci, iki iletken cisim arasındaki arayüzdeki elektrik potansiyeli farkı, vb. Bu özelliklere karşılık gelen sıcaklığı ölçmek için kullanılan aletler (termometreler) şunlar olacaktır: gaz ve cıva termometreleri, sensör olarak bir termorezistans veya termokupl kullanan termometreler.

Termometrik bir cismi (termometre sensörü), sıcaklığının ölçülmesi gereken cisimle termal temas durumuna getirerek, termodinamiğin sıfır yasasına dayanarak, termodinamik dengeyi kurmak için yeterli bir süre sonra bunların sıcaklıklar eşitlenecek. Bu, termometrenin gösterdiği sıcaklık değerinin aynısını vücuda atamanıza olanak tanır.

Sıcaklığı ölçmenin başka bir yöntemi pirometrelerde uygulanır - termal radyasyonlarının yoğunluğuna bağlı olarak cisimlerin parlaklık sıcaklığını ölçen cihazlar. Bu durumda, pirometrenin kendisinden ve onun aldığı termal radyasyondan oluşan termodinamik sistemin denge durumu elde edilir. Bu fenomen, dersin denge termal radyasyonunun kuantum özelliklerine ayrılan bölümünde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Şimdilik sadece optik pirometrinin (sıcaklıkları ölçmek için temassız yöntemler) metalurjide erimiş ve haddelenmiş ürünlerin sıcaklığını ölçmek için, ısıtılmış gazların sıcaklığının ölçülmesinin gerekli olduğu laboratuvar ve üretim süreçlerinde kullanıldığını not edeceğiz. yanı sıra plazma araştırmalarında.

İlk termometre Galileo Galilei (1564 - 1642) tarafından icat edildi ve bir gaz termometresiydi.

Sabit hacimli bir gaz termometresi, termometrik bir gövdeden oluşur - bir tüple bir basınç göstergesine bağlanan bir kap içinde bulunan gazın bir kısmı. Sıcaklığın belirlenmesini sağlayan ölçülen fiziksel büyüklük (termometrik özellik), belirli bir sabit hacimdeki gaz basıncıdır. Hacmin sabitliği, sol tüpün dikey hareketiyle manometrenin sağ tüpündeki seviyenin aynı değere (referans işareti) getirilmesi ve bu anda sıvı seviyelerinin yükseklik farkıyla sağlanır. basınç göstergesinde ölçülür. Çeşitli düzeltmelerin (örneğin, termometrenin cam parçalarının termal genleşmesi, gaz adsorpsiyonu vb.) hesaba katılması, bir kelvin'in binde birine eşit sabit hacimli bir gaz termometresi ile sıcaklık ölçümünün doğruluğunu elde etmeyi mümkün kılar.

Gaz termometreleri, düşük gaz yoğunluklarında kendi yardımlarıyla belirlenen sıcaklığın kullanılan gazın doğasına bağlı olmaması ve gaz termometresinin ölçeğinin mutlak sıcaklık ölçeğiyle iyi örtüşmesi avantajına sahiptir (bu, aşağıda ayrıntılı olarak tartışılacaktır) . İkinci bölümde mutlak sıcaklık ölçeğini belirleyen ideal gaz termometresini daha detaylı anlatacağız.

Gaz termometreleri, örneğin sıvı termometreler gibi diğer termometre türlerinin kalibrasyonu için kullanılır. Pratikte daha kullanışlıdırlar, ancak gaz termometresine göre kalibre edilen sıvı termometrenin ölçeği kural olarak dengesizdir. Bunun nedeni sıvıların yoğunluğunun doğrusal olmayan bir şekilde sıcaklıklarına bağlı olmasıdır.

Sıvı termometresi, bir sıvının sıcaklığı değiştiğinde hacmindeki değişime bağlı olarak günlük yaşamda en sık kullanılan termometredir. Cıvalı cam termometrede, termometrik gövde, kılcal borulu bir cam kap içine cıva yerleştirilir. Termometrik karakteristik, kılcal damardaki cıva menisküsünden keyfi sabit bir noktaya olan mesafedir. Cıvalı termometreler -35 oC ila birkaç yüz santigrat derece arasındaki sıcaklık aralığında kullanılır. Şu tarihte: yüksek sıcaklıklar ah (300 oC'nin üzerinde), cıvanın kaynamasını önlemek için kılcal boruya nitrojen pompalanır (100 atm veya 107 Pa'ya kadar basınç). Sıvı termometrede cıva yerine talyumun kullanılması, sıcaklık ölçüm alt limitinin -59 oC'ye önemli ölçüde düşürülmesini mümkün kılar.

Yaygın olarak kullanılan diğer sıvı termometre türleri alkol (-80 oC ila +80 oC) ve pentandır (-200 oC ila +35 oC). Suyun bir sıvı termometrede termometrik cisim olarak kullanılamayacağını unutmayın: Sıcaklık arttıkça suyun hacmi önce düşer ve sonra artar, bu da su hacminin termometrik bir özellik olarak kullanılmasını imkansız hale getirir.

Ölçme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, en uygun teknik termometre türleri, termometrik işaretin bir elektrik sinyali olduğu termometreler haline gelmiştir. Bunlar termal dirençler (metal ve yarı iletken) ve termokupllardır.

Bir metal direnç termometresinde sıcaklık ölçümü, artan sıcaklıkla birlikte metal direncinin artması olgusuna dayanır. Oda sıcaklığına yakın çoğu metal için bu bağımlılık doğrusala yakındır ve saf metaller için sıcaklığın 1 K artmasıyla dirençlerindeki bağıl değişim (sıcaklık direnç katsayısı) 4 * 10-3 1/K'ye yakın bir değere sahiptir. . Termometrik karakteristik, termometrik bir gövdenin (metal bir tel) elektriksel direncidir. En yaygın kullanılan teller platin telin yanı sıra bakır tel veya bunların çeşitli alaşımlarıdır. Bu tür termometrelerin uygulama aralığı hidrojen sıcaklıklarından (~20 K) yüzlerce santigrat dereceye kadardır. Metal termometrelerdeki düşük sıcaklıklarda, direncin sıcaklığa bağımlılığı önemli ölçüde doğrusal olmayan hale gelir ve termometre dikkatli bir kalibrasyon gerektirir.

Yarı iletken dirençli termometrede (termistör), sıcaklık ölçümü, yarı iletkenlerin artan sıcaklıkla direncindeki azalma olgusuna dayanır. Yarı iletkenlerin mutlak değerdeki direnç sıcaklık katsayısı, karşılık gelen metal katsayısını önemli ölçüde aşabileceğinden, bu tür termometrelerin hassasiyeti, metal termometrelerin hassasiyetini önemli ölçüde aşabilir.

Özel olarak üretilmiş yarı iletken termal dirençler, birkaç kelvin düzeyindeki düşük (helyum) sıcaklıklarda kullanılabilir. Ancak geleneksel yarı iletken dirençlerde düşük sıcaklıklara maruz kalma nedeniyle arızaların meydana geldiği dikkate alınmalıdır. Bu durum ölçüm sonuçlarının tekrarlanabilirliğinin bozulmasına neden olmakta ve ısıl dirençlerde özel olarak seçilmiş yarı iletken malzemelerin kullanılmasını gerektirmektedir.

Sıcaklık ölçümünün başka bir prensibi termokupllarda uygulanır. Bir termokupl, bir bağlantısı ölçülen sıcaklıkta (ölçüm bağlantısı) ve diğeri (serbest bağlantı noktası) bilinen bir sıcaklıkta, örneğin oda sıcaklığında olan iki farklı metal iletkenden kaynaklanmış bir elektrik devresidir. Bağlantı noktaları arasındaki sıcaklık farkından dolayı, ölçümü, bağlantı noktaları arasındaki sıcaklık farkını ve dolayısıyla ölçüm bağlantı noktasının sıcaklığını belirlemeyi mümkün kılan bir elektromotor kuvvet (termo-EMF) ortaya çıkar.

Böyle bir termometrede termometrik gövde iki metalin birleşimidir ve termometrik özellik devrede ortaya çıkan termo-EMF'dir. Termokuplların hassasiyeti birimlerden yüzlerce μV/K'ye kadar değişir ve ölçülen sıcaklıkların aralığı birkaç on Kelvin'den (sıvı nitrojen sıcaklığı) bir buçuk bin santigrat dereceye kadar değişir. Yüksek sıcaklıklar için asil metallerden yapılmış termokupllar kullanılır. En yaygın kullanılan termokupllar aşağıdaki malzemelerin bağlantılarına dayanmaktadır: bakır-konstantan, demir-konstantan, kromel-alümel, platin-rodyum-platin.

Bir termokuplun yalnızca ölçüm ve serbest bağlantı noktaları arasındaki sıcaklık farkını ölçebildiğine dikkat edilmelidir. Serbest bağlantı genellikle oda sıcaklığında bulunur. Bu nedenle, sıcaklığı bir termokupl ile ölçmek için, oda sıcaklığını belirlemek üzere ek bir termometre veya serbest bağlantı noktasının sıcaklığındaki değişiklikleri telafi edecek bir sistem kullanılması gerekir.

Radyo mühendisliğinde, bir direncin ısıtılması gereken sıcaklığa eşit, bir elektronik cihazın giriş direnciyle eşleşen gürültü sıcaklığı kavramı sıklıkla kullanılır, böylece bu cihazın ve direncin termal gürültü gücü eşit olur. Belirli bir frekans bandı. Böyle bir kavramın ortaya çıkma olasılığı, ortalama gürültü gücünün (elektrik direnci üzerindeki gürültü voltajının ortalama karesi) direncin mutlak sıcaklığına orantılı olmasından kaynaklanmaktadır. Bu, gürültü voltajının sıcaklık ölçümü için termometrik bir imza olarak kullanılmasına olanak tanır. Gürültü termometreleri düşük sıcaklıkları (birkaç kelvin altı) ölçmek için ve ayrıca radyo astronomisinde uzay nesnelerinin radyasyon (parlaklık) sıcaklığını ölçmek için kullanılır.

1.2.1 TEMASSIZ SICAKLIK ÖLÇÜMÜ PRENSİBİNİN AÇIKLAMASI

Termopiller, iyi bilinen Seebeck etkisini kullanan, seri bağlı termoelementlerdir. Termoelement, iletken yollar şeklinde düzenlenmiş ve birbirleriyle bir noktada temas halinde olan (sıcak bağlantı adı verilen) iki elektriksel olarak iletken malzemeden oluşur. Dış etkilerden dolayı temas noktası (sıcak bağlantı) ile her iki açık uç (soğuk bağlantı) arasında bir sıcaklık farkı ortaya çıkarsa, termo elemanların her iki ucunda birkaç milivoltluk bir voltaj görünecektir.

Temassız bir sıcaklık ölçümü yöntemiyle, "sıcak bağlantı" noktasının sıcaklığındaki bir artış, kızılötesi radyasyon. Her cisim kızılötesi ışık yayar ve cismin sıcaklığı arttıkça bu ışığın enerjisi de artar. Thermopile modülleri bu etkiden yola çıkarak yayılan gücü ölçerek cismin sıcaklığını yüksek doğrulukla belirler.

1.2.2 Lüminesan SICAKLIK ÖLÇÜM YÖNTEMİ

Sıcaklığın ölçülmesine yönelik ışıldayan yöntemler, çeşitli sıcaklık ölçüm sensörlerinde ve termal kaplamalarda kullanılan bazı fosforların ışıldayan radyasyon yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığına dayanmaktadır.

indüksiyonsuz (yani elektromanyetik indüksiyonun etkisine duyarlı değildir); küçük sensör boyutları, esneklik, mekanik mukavemet, yüksek korozyon direnci vb.

1. Termal radyasyon sensörü. Sıcaklığın ölçülmesine yönelik cihazlar olarak, termal radyasyona dayalı fiber optik sensörler kullanılabilir; bunların özü özellikle aşağıda açıklanmaktadır. Atomların ve moleküllerin termal titreşimleri nedeniyle 0 K'dan daha yüksek bir sıcaklıkta incelenen madde termal radyasyon yayar. Sıcaklık arttıkça radyasyon enerjisi artar ve radyasyonun maksimum olduğu dalga boyu azalır. Buna göre, sıcaklığı belirlemek için, Planck'ın sabit bir dalga boyunda veya dalga aralığında siyah bir cismin termal radyasyonunun enerjisi için formülünü kullanabilirsiniz.

Bu yöntemin temel avantajı yüksek sıcaklıkların temassız olarak ölçülebilmesidir. Ölçülen sıcaklık aralığına bağlı olarak ışık dedektörleri ve optik fiberler seçilir. Fiber optik radyasyon sensörlerinin sıcaklık ölçüm aralığı 400 ila 2000 °C arasındadır. Dalga boyu 2 mikron veya daha fazla olan kızılötesi ışınlara karşı şeffaf olan optik fiberler kullanıldığında daha düşük sıcaklıklar ölçülebilir.

2. Bir yarı iletken tarafından ışık emilimine dayanan sensör. Çalışması belirli yarı iletkenlerin optik özelliklerine dayanan fiber optik sensörler de bilinmektedir. Kullanılan yarı iletken, optik absorpsiyon spektrumunun sınırlayıcı bir dalga boyuna sahiptir. Dalga boyu iletkeninkinden daha kısa olan ışık için emilim artar ve sıcaklık arttıkça kesme dalga boyu daha uzun dalga boylarına (yaklaşık 3 nm/K) doğru hareket eder. Absorbsiyon spektrumunun belirtilen sınırı yakınında bir radyasyon spektrumuna sahip bir ışık kaynağından gelen bir ışın, bir yarı iletken kristale uygulandığında, sensörün ışığa duyarlı kısmından geçen ışığın yoğunluğu artan sıcaklıkla birlikte azalacaktır. Dedektörün çıkış sinyaline bağlı olarak bu yöntem kullanılarak sıcaklık kaydedilebilir.

Kullanma Bu method 30 ila 300 °C aralığındaki sıcaklıkları ±0,5 °C hatayla ölçebilirsiniz.

3. Floresan bazlı sensör. Bu sensör aşağıdaki gibi tasarlanmıştır. Işığa duyarlı parçanın optik fiberinin ucuna bir floresan madde uygulanır. Bir optik fiber tarafından iletilen ultraviyole ışınlarının etkisi altında ortaya çıkan floresan radyasyon, aynı fiber tarafından alınır. Sıcaklık sinyali, sıcaklığa güçlü bir şekilde bağlı olan bir dalga boyuna sahip bir sinyal için karşılık gelen floresan radyasyon yoğunluğu değerlerinin, sıcaklığa zayıf bir şekilde bağlı olan farklı bir dalga boyuna sahip bir sinyalin yoğunluğuna oranının hesaplanmasıyla tespit edilir.

Böyle bir sensör tarafından ölçülen sıcaklık aralığı, ±0,1 °C hatayla -50 ila 200 °C arasındadır.

Fiber optik sensörlerin kullanımı, tüm çekiciliğine rağmen, sıcaklığın yalnızca bir nesnenin yerel noktasında ölçülmesini mümkün kılar ve bu da uygulama kapsamını bir şekilde daraltır.

Çözüm

Sıcaklık, metalurjik proseslerde otomatik kontrol sistemleri tarafından kontrol edilen ana parametrelerden biridir. Agresif ortamlar ve yüksek sıcaklık koşullarında fotoelektrik pirometreler kullanım için en uygun olanlardır. 100 ila 6000 0C ve üzeri sıcaklıkları kontrol etmenizi sağlar. Bu cihazların ana avantajlarından biri, ısıtılan gövdenin sıcaklık alanının sayaç üzerindeki etkisinin olmamasıdır, çünkü ölçüm işlemi sırasında birbirleriyle doğrudan temas etmezler. Fotoelektrik pirometreler ayrıca sıcaklığın sürekli otomatik olarak ölçülmesini ve kaydedilmesini sağlar; bu da bunların, arayüz cihazlarının satın alınması ve bakımı için ek maliyetler olmadan otomatik proses kontrol sistemlerinde kullanılmasına olanak tanır.

Bu çalışmada sunulan lüminesans ölçüm yöntemlerinin gözden geçirilmesi

Sıcaklık temas yöntemleriyle karşılaştırıldığında optik yöntemlerle aynı avantajlara sahiptir. Aynı zamanda, sıcaklığı inceleme sürecini organize etmek daha az karmaşıktır ve diğer optik yöntemlere kıyasla daha az doğru değildir. Ek olarak, lüminesans özelliklerinin kullanılması, karmaşık geometrik şekle sahip nesnelerin sıcaklık alanlarının ölçülmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesini mümkün kılar.

Yukarıdaki incelemeden, lüminesans yöntemleri kullanılarak sıcaklık ölçüm teknolojilerinin daha da geliştirilmesi ve iyileştirilmesine duyulan ihtiyaç açıktır.

Kullanılan kaynakların listesi.

Preobrazhensky Başkan Yardımcısı . Termal ölçümler ve aletler. M.: Enerji, 1978, - 704 s.

Chistyakov S.F., Radun D.V. Termal ölçümler ve aletler. M.: Yüksekokul, 1972, - 392

Endüstrideki ölçümler: Referans. Ed.

Nikonenko V.A., Sild Yu.A., Ivanov I.A. Termal görüntüleme cihazlarının ölçümü için metrolojik destek sisteminin geliştirilmesi. - Ölçme teknolojisi, No. 4, 2004, s. 48-51 metrolojik ... için her biri haline gelmek sıcaklık dönüşüm...

Tesisler elektrik miktarının ve elektrik enerjisinin muhasebeleştirilmesi
Tez >> Fizik
4 Analiz metrolojiközellikler 4.1... her biri iş parçaları aynı şekilde üretilecek sıcaklık... Nasıl itibar, Bu yüzden kusurlar ... yöntem analiz. - M .: Kimya, 1984. Katalog. Cihazlar ve tesisler otomasyon. No. 7. M. 1989. Elektrik ölçümler ...
Pirometrelerin tanımı ve uygulaması
Özet >>
İletişimle karşılaştırıldığında araç ölçümler sıcaklık yani termometreler... ölçümler onlarınkini kaybetmek metrolojik ... kusurlar pirometrik (temassız) yöntem temaslardan önce. Temastan önce yöntemler ölçümler sıcaklık... Canlı Yayınlar, Her itibaren...
Doğruluk ve teknik standardizasyon ölçümler
Test >> Sanayi, üretim
... ölçümler ve/veya uygulanabilir tesisler ölçümler. Örneğin, ne zaman ölçüm uzunluk her zaman önemlidir sıcaklık ... itibar Ve kusurlar ... yöntem muhalefetler. METROLOJİKÖZELLİKLER ARAÇ ÖLÇÜMLER Oran için metrolojik ...

Sıcaklık bir vücudun termal durumunu karakterize eden ve vücut moleküllerinin ortalama kinematik enerjisiyle orantılı olan istatistiksel bir niceliktir. Arka sıcaklık birimi Kelvin'i (K) alın. Sıcaklık ayrıca santigrat derece (°C) cinsinden de ifade edilebilir. Kelvin ölçeğinin sıfırı mutlak sıfırdır, dolayısıyla bu ölçekteki tüm sıcaklıklar pozitiftir. t Celsius ve T Kelvin sıcaklıkları arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle belirlenir:

Doğrusal boyutlar gibi sıcaklığı doğrudan ölçmek imkansızdır. Bu nedenle sıcaklık dolaylı olarak belirlenir - çeşitli cisimlerin termometrik adı verilen fiziksel özelliklerindeki değişikliklerle.

Sıcaklık ölçümü bir ölçüm bilgisi sinyalinin (sıcaklık) sıcaklıkla ilgili bazı özelliklere dönüştürülmesiyle ilişkilidir.

Sıcaklık ölçümüyle ilgili pratik amaçlar için, tüm metrolojik kurumlar için zorunlu olan Uluslararası Sıcaklık Ölçeği (ITS-90) (Şekil 2.89) benimsenmiştir. Belirli sıcaklık değerleri atanan belirli maddelerin bir dizi tekrarlanabilir denge durumuna (referans noktalarına) dayanmaktadır.

Pirinç. 2.89. referans noktalarıyla (altı çizili)

Sıcaklığı ölçmek için en yaygın kullanılan yöntemler aşağıdakilere dayanmaktadır:

Sıvı, gaz ve katı cisimlerin termal genleşmesi üzerine (termomekanik etki);

Sıcaklıktaki değişikliklerle birlikte kapalı bir hacim içindeki basınçtaki değişiklikler (gösterge);

Sıcaklıktaki değişikliklerle (termistörler) cisimlerin elektrik direncindeki değişiklikler;

Termoelektrik etki;

Isıtılmış cisimlerden elektromanyetik radyasyonun kullanılması.

Sıcaklığı ölçmek için tasarlanmış aletlere denir termometreler . İki büyük gruba ayrılırlar: temaslı ve temassız.

Temas sıcaklığı ölçümü.

Genleşme termometreleri temas sıcaklığı ölçümlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mekanik temaslı termometrelerin ana tipleri, metrolojik özellikleri, avantajları, dezavantajları ve uygulama alanları Tabloda sunulmaktadır. 2.18.

Tablo 2.18. Mekanik temaslı termometrelerin temel metrolojik özellikleri

Cihaz adı	Cihaz tipi	Ölçüm sınırları, °C	Ölçüm hatası,%	Eylemsizlik	Avantajları	Kusurlar	Uygulama alanı
Metal genleşme termometreleri	Dilato metriği				Ucuz, güvenilir, kısa yanıt süresi; çok büyük vites değiştirme kuvvetleri	Düşük doğruluk, yüksek atalet	Sıcaklık anahtarları
Metal genleşme termometreleri	Bimetal kişisel				Ucuz, güvenilir; büyük kaydırma kuvvetleri	Düşük doğruluk	Tahmini sıcaklık kontrolü, sıcaklık anahtarları
Sıvı termometreler	Sıvı cam				Çok ucuz	Düşük mekanik dayanım, mesafe yok	Laboratuvar termometreleri, ev tipi termometreler
	Sıvı göstergeleri				Ucuz, güvenilir, harici enerji kaynağı gerektirmez; 50 m'ye kadar mesafe, büyük ayar kuvvetleri	Bağlantı kılcalının sıcaklığı cihaz okumalarını etkiler	Endüstriyel termometreler, termostatlar
	Yoğuşma göstergeleri					Doğrusal olmayan statik karakteristik
Gaz termometreleri	Helyum dolu				Ölçüm prensibi termodinamik sıcaklığın belirlenmesine karşılık gelir	Düşük mekanik dayanım, ölçüm sürecinin yüksek karmaşıklığı	Doğrulama (kalibrasyon) işi

Yapısal olarak çubuk (Şekil 2.90, a) ve gömülü ölçekle teknik (Şekil 2.90, b) olarak ikiye ayrılırlar. Çalışma prensibi, bir cam kabuk içine alınmış termometrik sıvının sıcaklığı ile hacmi arasındaki ilişkiye dayanmaktadır. Sıvı termometre, bir cam kabuk (1), bir kılcal boru (3), bir yedek hazne (4) ve bir ölçek (2)'den oluşur. Termometrik sıvı, hazneyi ve kılcal borunun bir kısmını doldurur. Kılcal damardaki boş alan inert bir gazla doldurulur veya buradan hava çıkarılır.

Pirinç. 2.90. :

Bir sopa; b - gömülü ölçeğe sahip teknik; 1 - cam kabuk; 2 - ölçek; 3 - kılcal boru; 4 - yedek depo

Termometrik sıvılar olarak organik dolgu maddeleri kullanılır: toluen, etil alkol, kerosen, pentan. En yaygın kullanılan termometreler cıva dolu olanlardır. Bu, cıvanın geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde olması ve camı ıslatmaması özellikleriyle açıklanmaktadır; bu, küçük kanal çapına (0,1 mm'ye kadar) sahip kılcal damarların kullanılmasına olanak tanır ve yüksek ölçüm doğruluğu sağlar. Bu nedenle 1. kategorideki cıvalı standart termometrelerin hatası 0,002...2°C'dir.

Organik dolgular daha düşük uygulama sıcaklığı, daha düşük maliyet ve daha yüksek ölçüm hatasıyla karakterize edilir.

Cam termometreler amacına ve uygulama alanına bağlı olarak standart, laboratuvar, teknik, ev tipi ve meteorolojik olarak ayrılır.

Laboratuvar termometreleri, dört aralığa bölünmüş 0...500°C sıcaklık aralığında ölçümler sağlar; bu, ±0,01 °C'yi (0... 60 °C) aşmayan bir ölçüm hatası elde edilmesini sağlar; ±0,02 °C (55...155 °C); ±0,05°C (140...300°C) ve ±0,1°C (300...500°C).

Teknik amaçlar için, yalnızca iki modifikasyona sahip olan gömülü ölçeğe sahip termometreler kullanılır: düz ve açısal. İzin verilen hata genellikle bölme değerine eşittir. Teknolojik ünitelerin çeşitli noktalarında sabit çalışma sırasında termometreler özel metal koruyucu kapaklara (mahfazalara) monte edilir.

Laboratuvar ve endüstriyel kurulumlarda konum kontrolü ve sinyalizasyon görevlerini sağlamak için iki tipte özel elektrik kontaklı teknik termometreler kullanılır:

1) elektrik devrelerinin önceden ayarlanmış bir, iki veya üç sıcaklıkta kapatılmasını ve açılmasını sağlayan kalıcı lehimli kontaklarla;

2) bir hareketli kontak (bir mıknatıs kullanarak kılcal boru içinde hareket eder) ve kılcal boru içine kapatılmış ikinci bir sabit kontak ile, seçilen sıcaklığın herhangi bir değerinde elektrik devresinin kapanmasını ve açılmasını sağlar.

Kılcal damar içinde hareket eden cıva, DC veya AC voltajın beslendiği ve yükün 0,3 V'tan fazla olmayan bir voltajda 0,5 mA'yı geçmemesi gereken kontaklar arasındaki devreleri açar veya kapatır.

Bimetalik ve dilatometrik termometreler katıların sıcaklıkları değiştiğinde doğrusal boyutlarını değişen derecelerde değiştirme özelliğine dayanmaktadır.

Temel olarak metaller ve alaşımları yüksek sıcaklık doğrusal genleşme katsayısına sahip malzemelerdir. Yani pirinç için (18.3...23.6)*10 -6 °C -1, nikel çelik için 20*10 -6 °C -1'e eşittir. Aynı zamanda düşük doğrusal genleşme katsayısına sahip alaşımlar da vardır: Invar alaşımı - 0,9*10 -6 °C -1, erimiş kuvars - 0,55*10 -6 °C -1.

İncirde. 2.91 ve önemli ölçüde farklı doğrusal genleşme katsayılarına sahip metallerden oluşan iki katmanlı bir plakanın sıcaklığa duyarlı bir eleman olarak kullanıldığı bimetalik bir termometrenin tasarımı sunulmaktadır: pirinç 1 ve invar 2. Sıcaklık arttıkça, Plakanın serbest ucu, göre daha düşük katsayılı metale doğru bükülecektir. Bu hareketin büyüklüğü sıcaklığa göre değerlendirilmektedir.

Bu tür cihazlar genellikle alarm ve otomatik kontrol sistemlerinde termal röle olarak ve ayrıca radyasyon pirometreleri, basınç termometreleri vb. gibi ölçüm cihazlarında sıcaklık kompansatörleri olarak kullanılır.

İncirde. 2.91, b, pnömatik dilatometrik sıcaklık dönüştürücünün hassas elemanının tasarımını gösterir.

Pirinç. 2.91. :

a - bimetalik: 1 - pirinç; 2 - değişmez; b - dilatometrik: 1 - gövde; 2 - çubuk; 3 - tüp; 4 - top; 5 - itici; 6 - bahar; 7 - dönüştürücü

Pirinçten (paslanmaz çelik) yapılmış gövdede (1), bir tüp (3) ve invardan (kuvars) yapılmış bir çubuk (2) bulunmaktadır. Çubuk (2), boru (3) ve itici (5) aracılığıyla, yayın (6) yardımıyla mahfazanın (1) alt ucuna sürekli olarak bastırılır. Bilye (4), çubuk ile dengeleme borusu arasındaki boşluk görünümünü ortadan kaldırır; yine pirinçten yapılmıştır ve farklı kalınlıktaki ısı yalıtımına sahip nesnelere monte edildiğinde sıcaklık hatalarını ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmıştır. Gövdenin (1) ve çubuğun (2) uzamaları arasındaki farktaki, ölçülen ortamın sıcaklığındaki değişiklikle orantılı değişiklik, dönüştürücüde (7) pnömatik bir sinyale dönüştürülür, güçlendirilir ve bir kayıt cihazına gönderilir.

Dilatometrik dönüştürücüler ayrıca elektriksel çıkış sinyaliyle de mevcuttur. -30 ila +1000 °C arasında ölçülen sıcaklık aralığında cihaz doğruluk sınıfı 1,5 ve 2,5.

Sıvı manometrik termometreler (Şekil 2.92), hermetik olarak kapatılmış termometre sistemini dolduran termometrik bir maddenin (gaz, sıvı) sıcaklığı ve basıncı arasındaki ilişkinin kullanımına dayanmaktadır. Termal sistem bir termal silindir (4), bir kılcal boru (5) ve bir manometrik tek veya çok dönüşlü yaydan (6) oluşur. Kılcal boru (5), termal silindiri manometrik yayın sabit ucuna bağlar. Yayın hareketli ucu kapatılır ve döner mafsal (7) aracılığıyla sürücü (3), sektör (2) cihazın (1) işaretçisine bağlanır.

Pirinç. 2.92. :

1 - ok; 2 - sektör; 3 - tasma; 4 - termal silindir; 5- kılcal; 6 - bahar; 7 - döner mafsal

Ortamın sıcaklığı değiştiğinde, termometrik maddenin kapalı bir alandaki basıncı değişir, bunun sonucunda hassas eleman (gösterge yayı) deforme olur ve serbest ucu hareket eder. Bu hareket, kayıt iğnesinin enstrüman ölçeğine göre dönmesine dönüştürülür.

Termometrik maddeye bağlı olarak manometrik termometreler gaz, yoğuşma ve sıvı olarak ayrılır.

İÇİNDE gaz termometreleri termal balon, kılcal ve gösterge yayı bir miktar inert gazla (nitrojen, helyum vb.) doldurulur. Ölçüm aralığı çok geniştir ve kritik gaz sıcaklığından (azot - 147 °C, helyum - 267 °C) termal silindir malzemesinin ısı direnciyle belirlenen sıcaklığa kadar değişir.

İÇİNDE yoğunlaşma termometreleri Bazı düşük kaynama noktalı sıvıların (aseton, metil klorür, etil klorür) doymuş buharları sıcaklık değişimleriyle birlikte basıncı değiştirir. Bu cihazların ölçüm aralığı ±%1 ölçüm hatasıyla 0 ila +400 °C arasındadır.

İÇİNDE sıvı termometreler termal sistem iyi genişleyen bir sıvı (cıva, gazyağı, nafta vb.) ile doldurulur. Bu cihazların ölçüm aralığı -30 ile +600 °C arasındadır ve ölçüm hatası ±%1'dir.

Manometrik termometrelerin okumaları dış koşullardan önemli ölçüde etkilenir: ortam sıcaklığındaki değişiklikler, termal silindirin ve yayın farklı yükseklikleri, atmosfer basıncındaki dalgalanmalar.

Manometrik termometreler, termosilindirden gösterge cihazına kadar sınırlı bir iletişim hattı uzunluğuna, büyük atalete ve dinamik hataya sahiptir.

Manometrik termometrelerin doğruluk sınıfı 1.0; 1.5; 5 ila 50 ° C arasındaki ortam sıcaklıkları ve% 80'e kadar bağıl nem aralığında çalışırken 2,5 ve 4,0.

Manometrik termometreler, yakıt ikmal tesislerinde vb. soğutma suyu, hava, sıvı ve gaz yakıtın sıcaklığını ölçmek için kullanılır.

Direnç termometreleri.

Direnç termometresi termistör şeklinde bir algılama elemanı, koruyucu bir kapak ve bir bağlantı başlığından oluşur.

Hassas elemanın çalışma prensibi, bir maddenin elektriksel direncinin sıcaklığa bağlı olmasına dayanmaktadır. Üretimlerinde malzeme olarak saf metaller kullanılır: platin, bakır, nikel ve yarı iletkenler. Platin, dirençli termometrelerin üretiminde ana malzemedir. Yarı iletken dirençli termometrelerde hassas elementler olarak germanyum, bakır ve manganez oksitleri, titanyum ve magnezyum kullanılır.

Direnç termometrelerinin temel metrolojik özellikleri, devre şemaları, avantajları, dezavantajları ve uygulama alanları Tablo'da sunulmaktadır. 2.19.

Tablo 2.19. Elektrik temaslı termometrelerin temel metrolojik özellikleri

Tablo 2.19. Elektrik temaslı termometrelerin temel metrolojik özellikleri
Özellikler	Direnç termometreleri
	metal	yarı iletken	standart	ince bir durumda

Ölçüm sınırları, °C
Ölçüm hatası, %
Eylemsizlik
Avantajları	Yüksek doğruluk, doğrusal statik karakteristik	Yüksek hassasiyet, nokta ölçümleri mümkün	Ucuz, iyi statik doğrusallık	Mukavemet, düşük termal atalet, doğrusal statik karakteristik
Kusurlar	Bir noktada sıcaklığı ölçmek imkansızdır	Doğrusal olmayan statik karakteristik, parametrelerin büyük dağılımı, parametrelerin zaman içinde düşük kararlılığı	Büyük termal atalet	Bilinmeyen
Uygulama alanı	Enerji, kimyada, gıda endüstrisinde sürekli teknolojik süreçler	Enerji, kimyada teknolojik süreçler, yapay malzemelerin üretimi, tıp	Enerji, proses endüstrileri, gıda endüstrisi	Enerji, sürekli üretim, kimya, ilaç, inşaat, yapay malzeme üretimi

Çeşitli sorunları çözmek için dirençli termometreler referans, örnek ve çalışma olarak ayrılır ve bunlar da laboratuvar ve teknik olarak ayrılır.

Referans dirençli termometreler, MPTS ölçeğini 13,81... ...903,89 K aralığında yeniden üretmek ve iletmek üzere tasarlanmıştır. Platin dirençli termometreler, artırılmış doğrulukta referans, standart ve laboratuvar cihazları olarak kullanılır.

Tasarıma bağlı olarak teknik dirençli termometreler şu şekilde ayrılır: dalgıç, yüzey ve oda; agresif ortamlardan korunan ve korunmayan; sabit ve taşınabilir; 1., 2. ve 3. doğruluk sınıfı termometreler vb.

Sıvı ve gazlı ortamların sıcaklıklarını ölçmek için kullanılan endüstriyel dirençli termometrelerin tasarımlarından biri Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.93, a. Termometre, üzerine bir bağlantı parçasının (2) kaynaklandığı çelik koruyucu bir kasa (3) içine yerleştirilmiş hassas bir elemandan (5) oluşur.Porselen boncuklar (4) ile güçlendirilmiş teller (9), hassas elemanın (5) terminallerini kafada bulunan terminal bloğuna (b) bağlar. mahfaza 1. Yukarıdan, kafa (1) bir kapakla (10) kapatılır, altta, içinden kurulum kablosunun (8) beslendiği bir rakor girişi (7) bulunur.

Direnç termometresinin hassas elemanı (Şekil 2.93, b), indüksiyonsuz çerçeveli veya çerçevesiz sargılı, 0,03...0,1 mm kalınlığında ince metal telden yapılmıştır.

Pirinç. 2.93. :

a - termometre tasarımı: 1 - kafa gövdesi; 2 - montaj; 3 - koruyucu kasa; 4 - porselen boncuklar; 5 - hassas eleman; 6 - terminal bloğu; 7 - bez girişi; 8 - kurulum kablosu; 9 - teller; 70 - kapak; b - termometreye duyarlı elemanın tasarımı: 1 - sır; 2 - boşluk; 3 - çerçeve; 4 - platin spiraller; 5. Sonuçlar

Erimiş kuvars ve alüminyum oksit bazlı seramikler, platin termometreler için çerçeve olarak kullanılır. Çerçevenin (3) kanallarında seri olarak bağlanmış dört (veya iki) platin spiral (4) bulunmaktadır. üst uçlar 5 uç, platin veya iridyum ve radyum alaşımından yapılmış spiraller halinde lehimlenmiştir. Spiraller ile çerçeve arasındaki boşluk 2, alüminyum oksit tozu ile doldurulmuştur. Spiraller ve kablolar sır 1 kullanılarak çerçeveye sabitlenir.

Direnç termometreleri kullanıldığında sıcaklık, hassas elemanının elektrik direncindeki değişiklik, sabit akımda voltaj düşüşü veya sabit voltajdaki akım değeri ile değerlendirilebilir.

En yaygın olanı, dirençteki değişimin sıcaklığın bir ölçüsü olarak hizmet ettiği ilk şemadır (Şekil 2.94). Bu durumda termistör 1, besleme kablolarının direncini belirli bir değere getirmeye yarayan ayar direnci Rv ile seri olarak köprünün köşegenlerinden birine dahil edilir. Köprünün köşegeninde yer alan galvanometrenin (3) okumaları, güç devresinde bir ayar direncinin bulunduğu sabitliği korumak için köprünün besleme voltajına da bağlıdır.

Pirinç. 2.94. :

1 - termistör (direnç termometresi); 2 - dengeleme direnci RA; 3 - galvanometre; 4 - Rv, R2, R3, Y4, RA dirençli ölçüm köprüsü; 5 - güç kaynağı; 6 - direnç Rv'nin ayarlanması

Termoelektrik termometreler bir termokupl, bir koruyucu kapak ve bir bağlantı başlığından oluşur ve algılama elemanının termoelektrik özelliklerini temel alır.

Termoelektrik yöntemin özü, sıcaklığı ikinci terminallerin sıcaklığından farklı olan iki farklı iletkenin (örneğin, Chromel - Copel) birleşiminde bir elektromotor kuvvetin oluşmasıdır. TermoEMF'nin bir t2 sıcaklığına bağımlılığını elde etmek için, t1 sıcaklığının sabit bir seviyede, genellikle 0 veya +20 °C'de tutulması gerekir. Ölçülecek ortama yerleştirilen bağlantı noktasına termokuplun sıcak veya çalışan ucu denir ve sıcaklığı sabit tutulan bağlantı noktasına soğuk veya serbest uç denir.

Termoelektrik sıcaklık ölçüm yönteminin hassasiyetini arttırmak için, bazı durumlarda bir termopil kullanılır: çalışma uçları t2 sıcaklığında ve serbest uçları bilinen ve sabit bir t1 sıcaklığında olan seri bağlı birkaç termokupl.

Termoelektrik termometrelerin ana metrolojik özellikleri, devre şemaları, avantajları, dezavantajları ve uygulama kapsamı, tabloya bakınız. 2.19.

Geliştirilmiş termo-emf değeri yüksek olan malzemelerin kombinasyonları, farklı sıcaklıklarda özelliklerin stabilitesi, termo-emf'nin tekrar üretilebilirliği ve sıcaklığa doğrusal bağımlılığı, teknolojik işlem kolaylığı ve bir bağlantının üretimi çoğunlukla termokupllar (TC) olarak kullanılır. , yani: kromel-kopel (TBP), kromel-alümel (TXK)[L], platin-rodyum-platin (TXA)[K], tungsten-renyum (Tnn)[S], vb. Nominal istatistiksel özelliklerin sembolleri dönüşüm değerleri köşeli parantez içinde verilmiştir. En doğru olanı, çalışma standartları ve 1., 2. ve 3. kategorideki standart termometreler olarak kullanılan TPP termokupludur.

Termoelektrik termometrelerin temel özellikleri tabloda sunulmaktadır. 2.20.

Tablo 2.20. Termoelektrik termometrelerin temel özellikleri

Termokupl	Mezuniyet	Termoelektrotun kimyasal bileşimi		Uygulama limitleri, C	İzin verilen hatanın sınırları, C, sıcaklıkta, C
Termokupl	Mezuniyet	pozitif	olumsuz
Standart mezuniyetler
Platin-rodyum-platin (CCİ)		Platin rodyum (%90 Pt+%10 Rh)	Platin (%100 Pt)
Platin-rodyum-platin-rodyum (TPR)		Platinorhodium (%70 Pt + %30 Rh)	Platinorhodyum
Krom-alümel (TCA)		Krom (%89 Ni + %9,8 Cr +) %1 Fe + %0,2 Mn)	(%94 Ni + %2 A1 + %2,5 Mn + + %1 Si + %0,5 Fe)
Kromel-kopelik (THK)			(%55 Cu + %45 Ni)
Tungsten-renyum (TVR)		Tungsten-Renyum (%95 W + %5 Re)	Tungsten-renyum (%80 W + %20 Yeniden)			1,33 ±0,03 (1,40 ± 0,03)
Standart dışı mezuniyetler
Tungsten-renyum		Tungsten-renyum (%90W + %10 Re)	Tungsten-renyum
Tungsten-molibden		Tungsten (%100 W)	Molibden (%100 Mo)
Tungsten-molibden			Molibden-alüminyum (%99,5 Mo + %0,5 Al)
Bakır sabit-yeni		Bakır (%100 Cu)	Köstence (%42 Ni + %58 Cu)

İncirde. Şekil 2.95 termoelektrik termometrenin tasarımını göstermektedir. Termokupl (7) koruyucu bir kasaya (6) monte edilmiştir. Termometrenin kafasında (2), termoelektrotları (3) ölçüm cihazından termometreye giden tellerle bağlamak için kelepçeli bir kontak cihazı (1) bulunmaktadır. Termoelektrotlar tüm uzunlukları boyunca birbirinden ve gövdeden seramik tüpler 5 ile yalıtılmıştır. Termoelektrot olarak 0,3...0,5 mm çapında tel kullanılır.

Pirinç. 2.95. :

1 - iletişim cihazı; 2 - kafa; 3 - termoelektrotlar; 4 - montaj; 5 - seramik tüpler; B - koruyucu kasa; 7 - termokupl

Termokuplun (7) çalışma ucundaki bağlantı noktası kaynaklama, lehimleme veya bükme yoluyla oluşturulur. İkinci yöntem, tungsten-renyum ve tungsten-molibden termokuplları için kullanılır.

Ortaya çıkan termoEMF'yi termokupl devresinde soğuk bağlantıya (Şekil 2.96, a) veya termoelektrotlardan birinin boşluğuna (Şekil 2.96, b) ölçmek için C kablolarını kullanarak IP ölçüm cihazını açın. İlk durumda (bkz. Şekil 2.96, a) devrede üç bağlantı vardır: sıcak 2 ve iki soğuk (1 ve 3), ikinci durumda (bkz. Şekil 2.96, b) devrede dört bağlantı vardır : sıcak 4, soğuk 1 ve nötr 2 ve 3 ve ikincisinin sıcaklığı t3 aynı olmalıdır.

Pirinç. 2.96. :

a: 1 ve 3 - soğuk bağlantılar; 2 - sıcak bağlantı; 6: 1- soğuk bağlantı; 2 ve 3 - nötr bağlantılar; 4 - sıcak bağlantı

Dengeleme dönüşüm devresinde (Şekil 2.97), termokuplun EMF'si, motor D tarafından kontrol edilen bir köprü devresinden gelen bir sinyal kullanılarak dengelenir.

Pirinç. 2.97. :

R1-R8 - dengeleme köprüsünün direnci; R1, R3 - termistörler; R9, R10 - voltaj bölücü direnci; TP - termokupllar; C - kapasitör; U - amplifikatör; D - motor; OU - radyasyon okuma cihazı

Soğuk bağlantının sıcaklığındaki değişikliklerden kaynaklanan termoelektrik termometrelerdeki metodolojik hataların telafisi, stabilize edilmiş sabit bir voltajla çalıştırılan termal dirençli köprü devreleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Temassız sıcaklık ölçümü.

Isıtılmış bir cismin sıcaklığı, çeşitli uzunluklarda elektromanyetik dalgalar olan termal radyasyonunun parametrelerinin ölçülmesine dayanarak değerlendirilebilir. Çalışması termal radyasyonun ölçülmesine dayanan termometrelere pirometre denir. 100 ila 6000 °C ve üzeri aralıktaki sıcaklıkları ölçmenize olanak tanırlar.

Fiziksel cisimler ya sürekli bir radyasyon spektrumu (katı ve sıvı) ya da seçici bir spektrum (gazlar) ile karakterize edilir. Spektrumun 0,02...0,4 mikron dalga boyu aralığındaki bölümü ultraviyole radyasyona, 0,4...0,76 mikron bölümü görünür radyasyona ve 0,76...400 mikron bölümü kızılötesi radyasyona karşılık gelir. İntegral radyasyon, bir cisim tarafından tüm dalga boyu spektrumu boyunca yayılan toplam radyasyondur.

Monokromatik, belirli bir dalga boyunda yayılan radyasyondur.

Radyasyon yasalarına dayanarak aşağıdaki pirometre türleri geliştirilmiştir:

Toplam radyasyon enerjisinin ölçüldüğü toplam (toplam) radyasyon;

Enerjinin bir filtre (veya alıcı) tarafından sınırlanan spektrumun bir bölgesinde ölçüldüğü kısmi radyasyon (yarı monokromatik);

Spektrumun sabit kısımlarından gelen radyasyonun yoğunluğunun ölçüldüğü spektral oranlar.

İÇİNDE toplam radyasyon pirometreleri kaynağın toplam radyasyon akışının en az %90'ının tahmin edildiği tahmin edilmektedir. Gerçek bir cismin sıcaklığını ölçerken, bu tip pirometreler gerçek değeri değil, cismin radyasyon sıcaklığını gösterir.

Bu nedenle bu pirometrelere radyasyon pirometreleri adı verilmektedir. Vücudun bilinen bir toplam emisyon katsayısı ile, gövdenin radyasyon sıcaklığından gerçek sıcaklığına dönüştürmek mümkündür. Buna dayanarak toplam radyasyon pirometreleri, 100...3.500°C aralığındaki sabit gözlem koşulları altında sıcaklık farklarını ölçerken kullanıma uygundur. Teknik pirometrelerde izin verilen ana hata, sıcaklık ölçümünün üst sınırının artmasıyla artar. Yani 1000 °C için - ±%12, 2000 °C için - ±%20.

Pirinç. 2.98. :

1 - mercek; 2 - diyafram; 3 - radyasyon alıcısı; 4 - mercek; 5 - filtre; OU - okuma cihazı

İÇİNDE radyasyon pirometresi(Şekil 2.98) ısıtılmış bir gövdenin ışınları, onları diyafram 2 aracılığıyla radyasyon alıcısına 3 yönlendiren merceğe 1 ulaşır. Radyasyon alıcısı, sıcak bağlantıları içinde yapılan çok sayıda termokupldan (termopil) oluşur. ince sektör plakaları şeklinde. Seri olarak bağlanan termokupllardan gelen sinyal, op-amp okuma cihazına beslenir. Pirometre, filtreli (5) göz merceği (4) aracılığıyla ölçüm nesnesine yönlendirilir. Toplam radyasyon alıcılarının ana metrolojik özellikleri, devre şemaları, ana avantajları, dezavantajları ve uygulama kapsamı Tablo'da sunulmaktadır. 2.21.

Tablo 2.21. Toplam radyasyon alıcılarının temel metrolojik özellikleri

Tablo 2.21. Toplam radyasyon alıcılarının temel metrolojik özellikleri
Özellikler	Elektriksel				Pnömatik	Optik
	Termopiller	Bolometreler	Termal hızlı göstergeler	Piroelektrik kristaller	Golay dedektörü	Sıvı kristaller

Ölçüm sınırları	Teorik olarak sınırsızdır, tasarıma bağlıdır
Duyarlılık	10 0 V * W -1		10 -4 V W -1
Atalet, s
Avantajları	Yüksek geçici stabilite	Termopil ile karşılaştırıldığında daha fazla hassasiyet	Düşük termal atalet	Düşük termal atalet, geniş frekans aralığı	Son derece geniş frekans aralığı	Yüksek çözünürlük (10-3K)
Kusurlar	Bolometrelere kıyasla daha büyük atalet	Güç kaynağı ve kendi ısıtmasını gerektirir	Düşük hassasiyet	Curie noktasının üzerinde polarizasyonun kaybolması	Statik ölçümler mümkün değil	Yüksek atalet
Uygulama alanı		Pirometri, spektroskopi, radyometri	Lazer algılama	Pirometri, spektrometri, sıcaklık alanlarının kaydı	Spektrometri	Tıp, araştırma

Elektriksel (termopiller, bolometreler, termal göstergeler, piroelektrik kristaller), pnömatik (Golay dedektörü) ve optik (sıvı kristaller) olarak ayrılırlar. En yüksek hassasiyet (10 5 V*W -1) pnömatik alıcılarda bulunur. Elektrikli olanlar için bu değer 10 -4 ile 10 3 V*W -1 arasında değişir.

Sıcaklık, su temini ve atık su bertarafı için otomasyon sistemlerinde değerlendirilen en önemli fiziksel büyüklüklerden biridir. Sıcaklığın ölçülmesine yönelik modern yöntemler ve araçlar, sıvıların ve gazların fiziksel özelliklerine dayanmaktadır. Katılar Sıcaklık değiştiğinde görünür. Şu anda sıcaklığı ölçmek için elektrikli ve elektriksiz yöntemler kullanılmaktadır.

Sıcaklığın ölçülmesine yönelik TCA otomasyonunun teknik araçlarına denir termometreler.

Sıcaklık ölçüm cihazlarının sınıflandırılması:

1. Genleşme termometreleri - eylem, sıcaklıktaki değişikliklerle birlikte sıvı ve katı cisimlerin doğrusal boyutlarındaki ve hacmindeki değişikliklere dayanır.

2. Manometrik termometreler - eylem, çalışma maddesinin basıncındaki sıcaklıktan sabit bir hacimdeki değişime dayanır.

3. Termoelektrik dönüştürücüler (TEP), termokupllar - eylem, termoelektromotor kuvvetin (TEMF) sıcaklığa bağımlılığına dayanır.

4. Direnç termometreleri - eylem, hassas elemanın elektrik direncinin sıcaklığa bağımlılığına dayanır.

5. Radyasyon pirometreleri - eylem, sıcaklığın radyasyonun parlaklığına bağımlılığına dayanır.

Genleşme termometreleri

Bir sıvının (sıvı) hacminin veya katıların doğrusal boyutlarının (deformasyon) sıcaklıktaki bir değişiklikle değiştirilmesi prensibi üzerine inşa edilirler.

Sıvı cam termometrelerin etkisi, termometrik maddenin (cıva, alkol veya diğer organik sıvılar) ve içinde bulunduğu kabuğun (termometrik cam veya kuvars) termal genleşme katsayıları arasındaki farka dayanır. Bu tür termometreler genellikle endüstri ve laboratuvar uygulamalarında -200°C ile 600°C arasında değişen yerel sıcaklık ölçümlerinde yüksek doğrulukla kullanılır. Örneğin dar ölçek aralığına sahip standart cam termometrelerin bölme değeri 0,01 °C olabilir.

TL tipi laboratuvar termometreleri -100°C'den 500°C'ye kadar ölçüm sınırları için üretilmiştir; -30°C ile 500°C arasındaki sıcaklıklar için TP tipi endüstriyel termometreler; aynı limitler için TT tipi teknik termometreler vb.

Sıvı cam termometrelerin temel avantajları basitlik ve yüksek ölçüm doğruluğudur; Dezavantajları - okumaların uzaktan kaydedilmesi ve iletilmesinin imkansızlığı, önemli termal atalet, onarımın imkansızlığı.

Deformasyon olanlar bimetalik ve dilatometrik olarak ikiye ayrılır. Eylemleri, çeşitli katıların termal genleşmesinin termometrik özelliğine dayanmaktadır.

Manometrik termometreler

Manometrik termometre (Şekil 32) bir termal silindir 1, bir kılcal tüp 2 ve bir manometrik parça 3-7'den oluşur. Cihazın tüm sistemi (termosilindir, kılcal boru, baskı yayı) çalışma maddesi ile doldurulur. Çelik veya pirinçten silindir şeklinde yapılan termal ampul kontrollü bir ortama yerleştirilir. Termal silindir ısındığında kapalı sistem içindeki çalışma maddesinin basıncı artar. Basınçtaki artış, cihazın iğnesi veya kalemi üzerinde bir aktarma mekanizması vasıtasıyla hareket eden bir basınç tüpü (yay) tarafından algılanır. Kılcal, iç çapı 0,15-0,5 mm olan bakır veya çelik bir borudan yapılmıştır. Cihazın amacına bağlı olarak kılcal borunun uzunluğu farklı olabilir ve genellikle aşağıdaki sıra dahilindedir: 1; 1.6; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 40 ve 60 m Kılcal boru tek veya çok turlu olabilir. Bazen kılcal eksik olabilir ve termal ampul doğrudan manometrik kısma bağlanır. Mekanik hasara karşı koruma sağlamak için kılcal, çelik örgülü manşondan yapılmış koruyucu bir kılıfın içine yerleştirilir.

Pirinç. 32. Boru yaylı manometrik termometre:

1 – termal silindir; 2 – kılcal boru; 3 – basınç borusu (yay); 4 – tutucu; 5 – tasma; 6 – dişli sektörü; 7 – bimetalik kompansatör

Manometrik termometreler kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Tasarımları basittir, kullanımları güvenilirdir ve elektrikli tahrik olmadığında şemalar patlamaya ve yangına dayanıklıdır. Bu cihazları kullanarak -150 ila +600 °C aralığındaki sıcaklıkları ölçebilirsiniz.

Aşağıdaki manometrik termometre türleri ayırt edilir:

Tüm sistemin belirli bir başlangıç basıncı altında gazla doldurulduğu gaz;

Sistemin sıvı ile dolu olduğu sıvı;

Termal silindirin kısmen düşük kaynama noktalı bir sıvı ile doldurulduğu ve termal silindir alanının geri kalan kısmının bu sıvının buharlarıyla doldurulduğu yoğuşma.

Her tipteki manometrik termometrelerin tasarımı benzerdir. Gösteriyorlar, kayıt oluyorlar ve iletişime geçiyorlar.

Gaz MT'ler nitrojen ve helyum ile doldurulur ve -60 ila +600 0 C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır.

Avantajları: tekdüze ölçek; istatistiksel özellikler doğrusaldır.

Sıvı MT'ler için tüm sistem, 1,5-2 MPa başlangıç basıncı altında sıvı (metil alkol, ksilen, toluen, cıva vb.) ile doldurulur. -60 ila +300 0 C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır.

Avantajları: gaz MT'leriyle aynı.

Dezavantajları: önemli sıcaklık hataları.

Manometrik yoğuşma termometreleri, düşük kaynama noktalı bir sıvının doymuş buharlarının esnekliğinin sıcaklığa bağlı olduğunu fark eder. Kullanılan sıvılara (metil klorür, etil eter, etil klorür, aseton vb.) yönelik bu bağımlılıklar doğrusal olmadığından termometre ölçekleri eşit değildir. Bu cihazların hassasiyeti daha yüksektir çünkü Doymuş buhar basıncı sıcaklıkla çok hızlı değişir. Sıcaklık ölçüm aralığı -50 ila +300 °C arasındadır.

Dezavantajları: atmosferik basıncın ölçülmesindeki hatalar.

Dirençli termal dönüştürücüler (TC)

Bir aracın sıcaklığının ölçülmesi, sıcaklığın değişmesiyle iletkenlerin veya yarı iletkenlerin elektriksel direncinin değişmesine dayanır. Bu bağımlılığı bilerek direnç değeri ile aracın bulunduğu ortamın sıcaklığını tespit etmek mümkündür. Sıcaklık arttıkça bazı saf metallerin direnci artarken yarı iletkenlerin direnci azalır.

Küçük bir sıcaklık aralığında metallerin direncinin sıcaklığa bağımlılığı yaklaşık olarak aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:

metal iletkenin sıcaklıktaki direnci nerede T°C; - aynı iletkenin 0 0 C sıcaklıktaki direnci; – elektrik direncinin sıcaklık katsayısı, 1/ 0 C.

Çeşitli araç tipleri için direnç ve sıcaklık arasındaki ilişki kalibrasyon tablolarında verilmektedir.

Araç üretimi için en uygun olanlardır. fiziksel ve kimyasal özellikler platin ve bakır. Platin için ; bakır için .

Aracın hassas unsurları, özel bir mika, porselen veya plastik çerçeve üzerine çift taraflı olarak sarılmış ince bakır veya platin teldir. Dış etkenlerden korunmak için, aracın hassas elemanları, bağlantı tellerine bağlanmak için sarımın uçlarının terminallerinin monte edildiği, döküm kafalı metal bir boru içine yerleştirilmiştir (Şekil 33).

Pirinç. 33. Platin (a) ve bakır (b) araç:

1 – gümüş şerit; 2 – platin tel; 3 – mika plakası; 4 – gümüş teller sağlayın; 5 – porselen boncuklar; 6 – plastik kafa; 7 – ince duvarlı koruyucu boru; 8 – koruyucu kapak; 9 – bakır tel; 10 – plastik çerçeve; 11 – bakır kurşun teller

Dirençli termal dönüştürücüler aşağıdaki tiplerden üretilir: –50 ila 200 °C arasındaki sınırlar için bakır TC (TCM); –260 ila 750 °C arasındaki sıcaklıklar için Platin TS (TSP).

Gelecek vaat eden sıcaklık ölçümü araçları:

1. Birleşik çıkış sinyalli termal dönüştürücüler: –50 ila 200 °C arasındaki sınırlar için TSMU Metran-274, –200 ila 500 °C arasındaki sınırlar için TSPU Metran-276. Birincil dönüştürücünün hassas bir elemanına ve sensör kafasına yerleştirilmiş, ölçülen sıcaklığı birleşik bir DC sinyaline dönüştüren bir termal dönüştürücüye sahiptirler.

2. Mikroişlemci termal dönüştürücüler: TSMU Metran-274MP, TSPU Metran-276MP.

3. Akıllı sıcaklık dönüştürücüler: Metran-281 ve Metran-286, uzaktan çalışan, kontrollü akıllı dönüştürücülerdir (operatör, dönüştürücünün kendisini yapılandırabilir, temel parametreleri seçebilir, yeniden yapılandırabilir ve dönüştürücünün kendisi hakkında bilgi talep edebilir). Çıkışta 4 - 20 mA'lık birleşik bir sinyal bulunur.

Termoelektrik dönüştürücüler

Eylem, iki veya daha fazla farklı iletkenden oluşan kapalı bir devrede, iletkenlerin en az 2 bağlantısının (bağlantı noktasının) farklı sıcaklıklara sahip olması durumunda bir elektrik akımının ortaya çıkmasından oluşan termoelektrik etkiye dayanmaktadır.

Yapısal olarak TPE, farklı metallerden yapılmış, ısıtılmış uçları bükülmüş ve daha sonra kaynaklanmış veya lehimlenmiş iki telden (A ve B) oluşur (Şekil 34). Sıcaklığı t olan bir bağlantıya çalışma bağlantısı adı verilir ve kontrollü bir ortama yerleştirilir ve sıcaklığı to olan bağlantı noktası serbesttir.

İÇİNDE

ile

Pirinç. 34. İki farklı iletkenin termoelektrik devresi

Bağlantıları sıcaklıklara ısıtılan kapalı bir TEC devresinin toplam termoelektromotor kuvveti (TEMF) T Ve t 0 denklem ile ifade edilebilir:

Nerede e AB ( tt 0)– TEP'in toplam termal gücü; e AB ( T), e AB ( T 0) – kavşaklarda ortaya çıkan potansiyeller.

Bağlantı noktalarından birinin sıcaklığını sabit tutarak, örn. , alıyoruz .

Ortam sıcaklığındaki değişikliklerin ortaya çıkan termal kuvvetin büyüklüğü üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için termostatın serbest uçları termostatik olarak kontrol edilir veya özel dengeleme cihazları kullanılır. EMF'yi ölçmek için termokupl devresine ikincil bir cihaz (milivoltmetre ve potansiyometre) dahil edilmiştir. Sıcaklığı olan bir kavşağa bağlanır ile veya termoelektrotlardan birine. Serbest bağlantı noktaları aynı sıcaklığa sahipse ve ikincil cihazı bağlayan teller A ve B elektrotlarının malzemelerinden farklı bir malzemeden yapılmışsa, devresine ikincil bir cihaz yerleştirildiğinde bir termokuplun termal gücü değişmez.

Genel kabul görmüş uluslararası sınıflandırmaya uygun olarak termoelektrik dönüştürücüler (termokupllar), kullanılan malzemelere ve özelliklerine bağlı olarak çeşitli tiplere ayrılır. Bazı ana TP türlerinin özellikleri Tabloda verilmiştir. 1.

Teknolojik sürecin doğru akışı için en sık izlemeye ve düzenlemeye tabi tutulan parametrelerden biri sıcaklıktır. Sıcaklık, bir maddenin ısınma derecesini karakterize eden bir miktardır. Bu kavram, sıcaklığı daha yüksek olan bir cismin ısısını daha düşük sıcaklıktaki bir cisme aktarabilme yeteneği ile ilişkilidir. Isı transferi cisimlerin sıcaklıkları eşitlenip sistemin termodinamik dengesi oluşana kadar devam eder. Isı transferi ve cisimlerin sıcaklığının değişmesiyle eş zamanlı olarak fiziksel özellikleri de değişir. Sıcaklık ölçüm birimine “derece” denir.

Sıcaklık ölçüm cihazlarının sınıflandırılması.

Sıcaklığı ölçen cihazlar, yapılarının temelindeki fiziksel özelliklere bağlı olarak aşağıdaki gruplara ayrılır:

Genleşme termometreleri;

Manometrik termometreler;

Elektrik dirençli termometreler;

Termoelektrik dönüştürücüler (termokupllar);

Radyasyon pirometreleri.

Termometreler. Termometre tasarımının geliştirilmesine belirleyici bir katkı Alman Gabriel Daniel Fahrenheit tarafından yapıldı. 1709'da bir alkol termometresi ve 1714'te bir cıva termometresi icat etti. Onlara şu anda kullanılan formun aynısını verdi. Termometrelerinin başarısı, cıvanın arıtılması için geliştirdiği yeni yöntemde aranmalı; Ayrıca kapatmadan önce tüpteki sıvıyı kaynattı.

René Antoine de Réaumur, cıvanın genleşme katsayısının düşük olması nedeniyle termometrelerde cıva kullanılmasını onaylamadı. 1730'da termometrelerde alkol kullanılmasını önerdi ve 1731'de su-alkol termometresini icat etti. Reaumur, suyla 5:1 oranında karıştırdığı alkolün, sıcaklık suyun donma noktasından kaynama noktasına değiştiğinde 1000:1080 oranında genleştiğini bulduğundan, 0'dan 0'a kadar bir ölçek önerdi. 80°.

Sıcaklık ölçekleri.

Birkaç kademeli sıcaklık ölçeği vardır ve suyun donma ve kaynama noktaları genellikle referans noktaları olarak alınır. Artık dünyadaki en yaygın ölçek Santigrat ölçeğidir. 1742'de İsveçli gökbilimci Anders Celsius, 0 derecenin normal atmosfer basıncında suyun kaynama noktası ve 100 derecenin buzun erime sıcaklığı olduğu 100 derecelik bir termometre ölçeği önerdi. Ölçek bölümü bu farkın 1/100'üdür. Termometreler kullanılmaya başlandığında 0 ile 100 dereceyi değiştirmenin daha uygun olduğu ortaya çıktı. Belki de Carl Linnaeus buna katılmıştır (Celsius'un astronomi öğrettiği aynı Uppsala Üniversitesi'nde tıp ve doğa bilimleri dersleri vermiştir), 1838'de buzun erime sıcaklığının 0 sıcaklık olarak alınmasını önermiş, ancak görünüşe göre ikinci bir fikir düşünmemiştir. referans noktası. Şu ana kadar Celsius ölçeği bir miktar değişti: 0°C hala basınca pek bağlı olmayan normal basınçta buzun erime sıcaklığı olarak kabul ediliyor. Ancak suyun atmosferik basınçtaki kaynama noktası şu anda 99.975°C'dir ve bu, özel hassas termometreler dışında hemen hemen tüm termometrelerin ölçüm doğruluğunu etkilemez.

Fahrenheit, Kelvin, Reaumur ve diğerlerinin sıcaklık ölçekleri de bilinmektedir.Fahrenheit sıcaklık ölçeğinin (ikinci versiyonda, 1714'ten beri benimsenmiştir) üç sabit noktası vardır: 0°, su, buz ve amonyak karışımının sıcaklığına karşılık gelir, 96° - sağlıklı bir kişinin vücut ısısı (koltuk altı veya ağız içi). Çeşitli termometreleri karşılaştırmak için referans sıcaklığı, buzun erime noktası için 32° olarak alındı. Fahrenheit ölçeği İngilizce konuşulan ülkelerde yaygındır, ancak bilimsel literatürde neredeyse hiç kullanılmaz. Celsius sıcaklığını (°C) Fahrenheit sıcaklığına (°F) dönüştürmek için °F = (9/5)°C + 32 formülü vardır ve ters dönüşüm için de °C = (5/9)( formülü vardır. °F-32). Her iki ölçek de - hem Fahrenheit hem de Santigrat - sıcaklığın suyun donma noktasının altına düştüğü ve negatif bir sayı olarak ifade edildiği koşullarda deneyler yaparken çok sakıncalıdır. Bu tür durumlar için, moleküler hareketin durması gereken nokta olan mutlak sıfıra ekstrapolasyona dayanan mutlak sıcaklık ölçekleri tanıtıldı. Bunlardan birine Rankine ölçeği, diğerine ise mutlak termodinamik ölçek adı verilmektedir; sıcaklıklar Rankine derecesi (°Ra) ve kelvin (K) cinsinden ölçülür. Her iki ölçek de mutlak sıfır sıcaklıkta başlar ve suyun donma noktası 491,7° R ve 273,16 K'ye karşılık gelir. Celsius ölçeğinde ve mutlak termodinamik ölçekte suyun donma ve kaynama noktaları arasındaki derece ve kelvin sayısı aynıdır ve 100'e eşit; Fahrenheit ve Rankine ölçekleri için de aynıdır, ancak 180'e eşittir. Santigrat derece, K = °C + 273.16 formülü kullanılarak kelvin'e dönüştürülür ve Fahrenheit dereceleri, °R = °F + formülü kullanılarak Rankine derecesine dönüştürülür. 459.7. Avrupa'da 1730 yılında Rene Antoine de Reaumur tarafından tanıtılan Reaumur ölçeği uzun süre yaygındı. Fahrenheit ölçeği gibi keyfi bir şekilde değil, alkolün termal genleşmesine uygun olarak (1000:1080 oranında) yapılmıştır. 1 derece Reaumur, buzun erime noktası (0°R) ile suyun kaynama noktası (80°R) arasındaki sıcaklık aralığının 1/80'ine eşittir; yani 1°R = 1,25°C, 1°C = 0,8°R. ancak artık kullanım dışı.

Uluslararası Birim Sisteminin (SI) kullanıma sunulmasından bu yana, iki sıcaklık ölçeğinin kullanılması tavsiye edilmiştir.

İlk ölçek, kullanılan maddenin (çalışma sıvısı) özelliklerine bağlı olmayan ve Carnot döngüsü yoluyla uygulanan termodinamiktir. Bu sıcaklık ölçeğindeki sıcaklık birimi, SI sistemindeki temel birimlerden biri olan bir kelvindir (1K). Bu birim, adını bu ölçeği geliştiren ve sıcaklık birimini Celsius sıcaklık ölçeğindekiyle aynı tutan İngiliz fizikçi William Thomson'dan (Lord Kelvin) almıştır.

Önerilen ikinci sıcaklık ölçeği uluslararası pratik olanıdır. Bu ölçeğin 11 referans noktası vardır - bir dizi saf maddenin faz geçişlerinin sıcaklıkları ve bu sıcaklık noktalarının değerleri sürekli olarak iyileştirilmektedir. Uluslararası pratik ölçekte sıcaklık ölçüm birimi de 1K'dır.

Tablo 4.1.

Fahrenheit ve Santigrat sıcaklık ölçekleri arasındaki ilişki

Sıcaklığı ölçme araçlarına daha yakından bakalım.

Genleşme termometreleri.

-190 ila +500 santigrat derece aralığındaki sıcaklıkları değiştirmek için tasarlanmıştır. Genleşme termometrelerinin çalışma prensibi, sıcaklığın etkisi altındaki cisimlerin hacmini ve dolayısıyla doğrusal boyutlarını değiştirme özelliğine dayanmaktadır. Genleşme termometreleri sıvı cam ve mekanik (dilatometrik ve bimetalik) olarak ikiye ayrılır.

Sıvı cam termometrelerde termometrik sıvılar olarak cıva, etil alkol, kerosen, toluen ve pentan kullanılır.

Mekanik termometreler.

Dilatometrik termometrelerin çalışma prensibi, sıcaklık değişimlerinin, doğrusal genleşme sıcaklık katsayıları arasındaki farktan kaynaklanan iki katının uzama farkına dönüştürülmesine dayanmaktadır. Sıcaklık ölçüm aralığı -30 ila +1000°C arasındadır.

Bimetalik termometrenin çalışma prensibi, hassas elemanında farklı sıcaklık doğrusal genleşme katsayılarına sahip iki metalin kullanılmasına dayanmaktadır. Metal plakalar, esas olarak kaynak yoluyla birbirine sıkıca bağlanır ve ısıtıldığında kontağı genişletip kapatan veya termometre iğnesini döndüren bimetalik bir yay oluşturur.

Soğutma odalarında kullanılan bimetalik elektrik kontrol cihazının yaklaşık diyagramı şöyle görünür:

Bu resimde gri metal mavi metalden daha fazla genişliyor. Sıcaklık arttıkça bu genleşme plakanın yukarı doğru bükülmesine ve kontakla temas etmesine neden olur, böylece plakadan akım geçer ve kompresör açılır. Plaka ile kontak arasındaki boşluğun boyutunu ayarlayarak odanın içindeki sıcaklığı kontrol edebilirsiniz.

Bimetalik termometreler çeşitli tiplerde olabilir. En yaygın tasarımda, uzun sarmal bir bimetal şerit merkeze sabitlenir. Spiralin diğer (dış) ucu derecelerle işaretlenmiş bir ölçek boyunca hareket eder. Böyle bir termometre, sıvı termometrenin (örneğin cıva) aksine, dış basınçtaki değişikliklere karşı tamamen duyarsızdır ve mekanik olarak daha dayanıklıdır. Sıcaklık ölçüm aralığı -100 ila +600°C arasındadır.

Manometrik termometreler -160 ila +600 santigrat derece aralığındaki sıcaklıkları ölçmek için tasarlanmıştır.

Manometrik termometrelerin çalışma prensibi, kapalı bir hacim içerisine konulan bir sıvı, gaz veya buharın, bu maddeler ısıtıldığında veya soğutulduğunda basıncında meydana gelen değişikliklere dayanır;

Basınç göstergesi ölçeği doğrudan sıcaklık birimlerinde kalibre edilir. Bir basınç göstergesi termometresi, bir termal silindir, esnek bir kılcal boru ve basınç göstergesinin kendisinden oluşur. Dolum maddesine bağlı olarak manometrik termometreler gaz (TGP termometresi, TDG termometresi vb.), buhar-sıvı (TCP, TPP termometresi) ve sıvıya (TPZh termometresi, TJ termometresi vb.) ayrılır. Manometrik termometrelerle sıcaklık ölçüm aralığı -60 ila +600°C arasındadır. Manometrik termometrenin termal silindiri ölçülen ortama yerleştirilir. Termal silindir kapalı bir hacim içinde ısındığında, bir manometre ile ölçülen basınç artar. Basınç göstergesi ölçeği sıcaklık birimlerinde kalibre edilir. Kılcal genellikle iç çapı milimetrenin çok küçük bir kısmı olan pirinç bir borudur. Bu, manometreyi termal silindirin montaj yerinden 40 m'ye kadar bir mesafede çıkarmanıza olanak tanır Kılcal boru, tüm uzunluğu boyunca çelik banttan yapılmış bir kılıfla korunur. Patlayıcı alanlarda manometrik termometreler kullanılabilir. Ölçüm sonuçlarının 40 m'den daha uzak bir mesafeye iletilmesi gerekiyorsa manometrik termometreler, standartlaştırılmış pnömatik veya elektrik sinyalleri çıkışına sahip ara dönüştürücülerle donatılmıştır; uzaktan termometreler olarak adlandırılanlardan bahsediyoruz.

Kusur. Manometrik termometrelerin tasarımında en hassas alanlar kılcal borunun termosilindire ve basınç göstergesine bağlandığı yerlerdir.

Elektrik dirençli termometreler -200 ila +650 santigrat derece aralığındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Direnç termometresi, genellikle metal veya seramik bir kutuda bulunan, hassas elemanı metal tel veya filmden yapılmış ve elektriksel direncin sıcaklığa bağlı olduğu bilinen bir direnç olan bir termometredir. En popüler termometre türü platin dirençli termometredir; bunun nedeni platinin yüksek sıcaklık katsayısı, oksidasyona karşı direnci ve iyi işlenebilirliğidir. Bakır ve nikel termometreler de çalışma ölçüm aletleri olarak kullanılır. Direnç termometrelerinin çalışma prensibi iletkenlerin elektriksel direnci sıcaklığa bağlı olarak değiştirme özelliğine dayanmaktadır.

Termoelektrik dönüştürücüler (termokupllar) 0 ila +1800 santigrat derece arasındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Termokupl sektördeki en eski ve hala en yaygın sıcaklık sensörüdür. Termokuplun etkisi, ilk olarak 1822 yılında Thomas Seebeck tarafından keşfedilip açıklanan bir etkiye dayanmaktadır. Bu etkinin en doğru tanımı şu şekildedir: Hareketli yüklere sahip homojen bir malzemenin sıcaklığı farklı olduğunda potansiyel farkı meydana gelecektir. her ölçüm kontağında. (Serbest yüklü homojen bir malzemenin ölçüm kontaklarında farklı bir sıcaklığı varsa, bu durumda kontaklar arasında bir potansiyel farkı ortaya çıkar). Bizim için, genellikle literatürde verilen Seebeck etkisinin biraz farklı bir tanımı daha tanıdıktır - bağlantı noktaları arasında bir sıcaklık gradyanı varlığında iki farklı iletkenin kapalı devresinde bir akımın oluşması. İkinci tanım açıkça birinciden gelmektedir ve bir termokuplun çalışma prensibini ve tasarımını açıklamaktadır. Bununla birlikte, termoelektrik gücün kavşakta değil, termoelektrotun tüm uzunluğu boyunca ortaya çıkmasının etkisini anlamanın anahtarını sağlayan tam olarak ilk tanımdır; bu, doğanın getirdiği doğruluk sınırlamalarını anlamak için çok önemlidir. termoelektrik. Termoelektrik güç üretimi, termoelektrotun uzunluğu boyunca meydana geldiğinden, termokupl okumaları, maksimum sıcaklık gradyanı bölgesindeki termoelektrotların durumuna bağlıdır. Bu nedenle, termokuplların doğrulanması, çalışma sahasında olduğu gibi ortama aynı daldırma derinliğinde gerçekleştirilmelidir. Termoelektrik homojensizliğin dikkate alınması, özellikle baz metallerden yapılmış termokuplların çalıştırılmasında önemlidir.

Avantajları:

Geniş çalışma sıcaklığı aralığı; mevcut en yüksek sıcaklık temas sensörüdür.

Termokupl bağlantısı doğrudan topraklanabilir veya ölçülen nesneyle doğrudan temasa getirilebilir.

Üretim kolaylığı, güvenilirlik ve yapısal dayanıklılık.

Kusurlar:

Soğuk bağlantıların sıcaklığının kontrol edilmesi ihtiyacı. Modern termokupl bazlı sayaç tasarımları, yerleşik bir termistör veya yarı iletken sensör kullanarak soğuk bağlantı bloğu sıcaklık ölçümünü kullanır ve ölçülen emf'yi otomatik olarak düzeltir.

İletkenlerde termoelektrik homojensizliğin ortaya çıkması ve bunun sonucunda korozyon ve diğer kimyasal işlemlerin bir sonucu olarak alaşımın bileşimindeki değişiklikler nedeniyle kalibrasyon özelliğinde bir değişiklik.

Elektrot malzemesi kimyasal olarak inert değildir ve termokupl gövdesi sıkı bir şekilde kapatılmamışsa agresif ortamlara, atmosfere vb. maruz kalabilir.

Uzun termokupl ve uzatma kabloları üzerinde mevcut elektromanyetik alanlarda bir “anten” etkisi meydana gelebilir.

TEMF'nin sıcaklığa bağımlılığı önemli ölçüde doğrusal değildir. Bu, ikincil sinyal dönüştürücüler geliştirilirken zorluklar yaratır.

Termokuplun termal atalet süresine sıkı gereksinimler getirildiğinde ve çalışma bağlantısının topraklanması gerektiğinde, toprak kaçağı riskini ortadan kaldırmak için sinyal dönüştürücünün elektriksel olarak yalıtılması gerekir.

Termokuplların çalışma prensibi, farklı metal ve alaşımların, bir bağlantı noktasında, bağlantı sıcaklığına bağlı olarak bir termo-elektromotor kuvvet oluşturma özelliğine dayanmaktadır.

Radyasyon pirometreleri +100 ila 2500 santigrat derece aralığındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Radyasyon pirometreleri, ısıtılan cisimlerin yaydığı ve bu cisimlerin sıcaklığına bağlı olarak değişen enerjinin ölçülmesi prensibiyle çalışır. çalışma prensibi ısıtılmış bir cismin toplam enerjisinin veya radyasyon bileşiminin ölçülmesine dayanmaktadır. Ölçüm yöntemine bağlı olarak aşağıdakiler vardır:

· radyasyon,

· optik,

fotovoltaik ve

· renkli pirometreler.

Radyasyon pirometreleri. Bu pirometreler bir teleskop ve ikincil bir alet kullanarak bir cismin toplam (ışık ve ısı) radyasyon enerjisini ölçer. Radyasyon pirometresi teleskopu temassız bir sıcaklık sensörü görevi görür ve odak noktası termopilin çalışma bağlantıları olan bir optik sistemden oluşur, yani. seri bağlı birkaç termokupl. Termopil, ısıtılmış bir gövdenin yüzeyinden yayılan enerjiyi, ikincil bir cihaz tarafından ölçülen termal güce dönüştürür. İkincil cihazda bir kontrol cihazı varsa, radyasyon pirometresi nesnedeki (fırın, banyo) sıcaklığı otomatik olarak düzenlemenizi sağlar.

Optik pirometreler. Parlaklık pirometresi olarak da adlandırılan bu pirometreler, fırın ve banyolardaki sıcaklığın periyodik olarak izlenmesi amacıyla kullanılır. Onların yardımıyla sıcaklık, spektrumun görünür bölgesindeki vücudun monokromatik parlaklığı (radyasyon yoğunluğu) ile referans pirometrik ampulün filamanının parlaklığıyla karşılaştırılarak ölçülür. Filament akımını değiştirerek parlaklığı ölçülen cismin parlaklığına getirilir, gövde ve filaman aynı sıcaklığa sahip olduğundan filaman arka planda kaybolur.

Fotoelektrik pirometreler. Fotoelektrik pirometreler, 600 ila 2000°C aralığında ısıtılmış katıların sıcaklığını ölçmek için kullanılır. Özellikle hızlı proseslerin sıcaklığının ölçülmesinde başarıyla kullanılırlar.

Fotoelektrik pirometrenin çalışma prensibi, fotoelektrik hücrelerin yayıcıdan fotosele sağlanan ışık akısının yoğunluğuyla orantılı bir fotoelektrik akım üretme özelliğine dayanmaktadır. Işık akısının yoğunluğu yayıcının ölçülen sıcaklığıyla orantılı olduğundan, fotoseller kullanılarak ısıtılmış cisimlerin sıcaklığının ölçülmesi mümkündür.

Pirometredeki birincil sensör, bir fotosel (9) içeren nişan başlığıdır.

Kafa, sıcaklığı ölçülen yayıcıdan (3) gelen ışık akısı objektif lens (4) aracılığıyla fotosele yönlendirilecek şekilde yerleştirilir. Işık akısı yolunda, fotoselin önüne, yalnızca belirli bir dalga boyundaki ışınları ileten bir kaset (7) ve bir kırmızı ışık filtresi (8) takılıdır. Kasetin iki deliği vardır: ışık akısı birinden yayıcıdan, diğerinden ise akkor lambadan (2) geçer.

Kasetin önünde, bir damper kullanarak, dönüşümlü olarak 50 Hz'lik bir akım sağlayan frekansla kasetin deliklerini açan ve bunun sonucunda fotoselin dönüşümlü olarak ışık akılarını aldığı bir elektromanyetik vibratör (6) bulunmaktadır. kaynaktan ve akkor lambadan.

Akkor lambadan gelen ışık akısı, büyüklüğü yalnızca filamanından akan akıma bağlı olan bir referanstır. Yayıcıdan gelen ışık akısı, akkor lambadan gelen ışık akısı ile karşılaştırılır. Sonuç olarak, elektronik amplifikatöre (11) değeri akkor lambanın ve yayıcının ışık akıları arasındaki farka bağlı olan alternatif bir voltaj sağlanır.

Bu voltaj önce nişan kafasında bulunan amplifikatörde, ardından güç ünitesinde (14) yükseltilir.

Ünitenin çıkış aşaması, içinden doğru akımın aktığı, akkor lambanın ışık akısı yayıcının ışık akısı veya tam tersi ise artan bir akkor lamba ile yüklenir.

Böylece sistem, lambadan geçen akımın değerini sürekli olarak ışık yayıcı ile akkor lambanın akılarının eşitliğini sağlayacak bir değere yükseltir.

Akkor lambanın akımını ölçerek yayıcının sıcaklığını belirleyebilirsiniz. Akım ölçümü, lamba devresindeki bir şönte bağlanan yüksek hızlı bir elektronik potansiyometre (12) tarafından gerçekleştirilir; kafanın yayıcıya doğru hizalanması, bir göz merceği (10) ve bir reflektör (5) kullanılarak yapılır. Cihaz, bir izolasyon transformatörüne (13) sahiptir, bir voltaj dengeleyici (15) ve ağdan güç sağlamak için kelepçeler (16).

Burada açıklanan pirometre, emitörden 1 m veya daha fazla mesafeye kurulabilir. Vericinin izin verilen en küçük çapı her zaman bu mesafenin 1/20'sinden biraz daha büyük olmalıdır. Bu tip pirometreler, ancak özel lenslerle, standart nişan göstergeli pirometrelerden daha küçük nesnelerin sıcaklığını ölçmek için kullanılabilir.

Renkli pirometreler. Bu pirometreler sıcaklığı, görünür spektrumun kırmızı ve mavi-yeşil kısımlarının iki dalga boyu aralığı için vücuttan gelen monokromatik radyasyonun yoğunluklarının oranına göre ölçer. Bu oran, kesinlikle siyah ve gri gövdeler için gerçek sıcaklıkla örtüşen renk sıcaklığını karakterize eder. Yerli renkli pirometreler kırmızı-mavi oran yöntemini kullanır. Her iki monokromatik parlaklığı ölçmek için, ölçülen sinyaller için ortak bir amplifikasyon kanalına sahip bir radyasyon alıcısı (fotosel veya fotodirenç) kullanılır.

Renkli pirometri yönteminin diğer temassız optik sıcaklık ölçümü yöntemlerine göre avantajı, ölçüm nesnesi olarak siyah bir cismin gerekli olmamasıdır. Ek olarak, radyasyonun etkisi, yüzey topografyasındaki değişiklikler, pirometreye olan mesafe ve ölçüm nesnesi ile pirometre arasında bulunan seçici olmayan radyant enerji emiciler (ızgaralar, camlar, diyaframlar, prizmalar vb.) hariç tutulmuştur.

Renkli pirometrelerin tipik örnekleri TsEP-3M ve TsEP-4 cihazlarıdır.

Cihaz seti üç bloktan oluşur: bir sensör, bir amplifikasyon ve karar devresi içeren bir elektronik ünite ve bir gösterge veya kayıt cihazı.

Cihazın çalışma prensibi, spektrumun kırmızı ve mavi kısımlarındaki spektral parlaklık oranının logaritmasının otomatik olarak ölçülmesine dayanmaktadır. Bilgi işlem cihazı otomatik olarak parlaklık oranının logaritmasını alır. Spektral parlaklık oranının logaritması, renk sıcaklığının ters değerleriyle orantılıdır.

Ölçülen radyasyon, cihazın optik sistemi ve senkron motor tarafından döndürülen bir deklanşör aracılığıyla fotosele girer. Deklanşör, kırmızı ve mavi ışık filtreleriyle kaplı delikleri olan bir disk şeklinde yapılmıştır, öyle ki disk döndüğünde kırmızı veya mavi enerji parlaklığı dönüşümlü olarak fotosele çarpar. Kırmızı ve mavi spektral enerji parlaklıklarıyla orantılı fotoakım darbeleri güçlendirilir ve ölçüm sisteminin girişine uygulanır. Fotosel termostatik olarak kontrol edilir. Tüm bu cihazlar cihazın başlığına monte edilmiştir. Yükseltilmiş akım, uygun dönüşümlerden sonra sinyalin doğrusal bir ölçek elde etmeyi mümkün kılan elektronik logaritmik sisteme girdiği ölçüm ünitesine beslenir.

Sensör kafası ayrıca enerji parlaklık seviyesinin, göstergelerin ve kontrollerin manuel ve otomatik olarak ayarlanması için cihazlar içerir. Açık nesnelerin sıcaklığını ölçerken görüş alanındaki toz ve dumanı gidermek için mercek çerçevesinin üzerine yerleştirilen bir kaportaya basınçlı hava verilir. Sıcaklık ölçüm aralığı 1400-2800°C'dir. Cihaz, 200-400°C aralığında 3 ila 5 alt aralığa sahiptir. Cihaz okumaları, belirli bir alt aralık için bir kalibrasyon grafiği kullanılarak Celsius derecesine dönüştürülür. Cihaz standart sıcaklık lambaları kullanılarak kalibre edilmiştir. 2000°C'de renk sıcaklığı ölçümünde maksimum hata ±30°C'dir.

Bikromatik renkli pirometri yönteminde düzenleme sinyali, iki spektral enerji parlaklığı arasındaki farkla belirlenir.

Renk sıcaklığını ayarlamanın bu yöntemi, parlaklık oranını ölçmek için herhangi bir devre veya oran ölçere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. RED-1 pirometresi, bir fotosele sahip olan ve ışık filtreli dönen bir disk kullanarak sinyalleri zaman içinde karşılık gelen spektral enerji parlaklıklarıyla orantılı olarak ayıran bu prensiple çalışır.

giriiş

Bölüm 1. Temel hükümler ve kavramlar

1 Sıcaklık ve sıcaklık ölçüm cihazları kavramı

1.2 Sıcaklık ölçekleri

3 Uluslararası sıcaklık ölçeği

Bölüm 2. Sıcaklık ölçüm yöntemleri

2.1 Temas sıcaklığı ölçüm yöntemi

2 Temassız sıcaklık ölçüm yöntemi

3 Sıcaklığı ölçmek için ışıldayan yöntemler

Çözüm

Kaynakça

giriiş

Çeşitli teknolojik birimlerin yüksek performanslı, ekonomik ve güvenli çalışması, üretim sürecinin ilerlemesini ve ekipmanın durumunu karakterize eden miktarları ölçmek için modern yöntemlerin ve araçların kullanılmasını gerektirir.

Sıcaklık teknolojik süreçlerin en önemli parametrelerinden biridir. Kullanımı gerekli kılan bazı temel özelliklere sahiptir. büyük miktar yöntemler ve teknik araçlar bunu ölçmek için.

.Temel hükümler ve kavramlar

1 Sıcaklık ve sıcaklık ölçüm cihazları kavramı

Sıcaklık, bir cismin termal durumunu karakterize eden bir miktardır. Sıcaklık bir termal durum parametresi olarak tanımlanabilir. Bu parametrenin değeri, belirli bir vücut moleküllerinin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisi ile belirlenir. İki cisim, örneğin gaz halindekiler temas ettiğinde, bu cisimlerin moleküllerinin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisinin değerleri eşit olana kadar, bir vücuttan diğerine ısı transferi meydana gelecektir. Bir vücudun moleküllerinin ortalama kinetik hareket enerjisindeki bir değişiklikle, ısınma derecesi değişir ve aynı zamanda vücudun fiziksel özellikleri de değişir. Belirli bir sıcaklıkta, bir vücudun her bir molekülünün kinetik enerjisi, ortalama kinetik enerjisinden önemli ölçüde farklı olabilir. Bu nedenle sıcaklık kavramı istatistikseldir ve yalnızca yeterince fazla sayıda molekülden oluşan bir cisim için geçerlidir; tek bir moleküle uygulandığında anlamsızdır.

İstatistik yasaları önemli ölçüde seyrekleştirilmiş madde içeren uzaya uygulanamaz. Bu durumda sıcaklık, vücuda giren radyant enerji akışlarının gücü ile belirlenir ve aynı radyasyon gücüne sahip tamamen siyah bir cismin sıcaklığına eşittir. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte “sıcaklık” kavramının da genişlediği biliniyor. Örneğin, yüksek sıcaklıktaki plazma çalışmalarında, plazmadaki elektron akışını karakterize eden "elektron sıcaklığı" kavramı tanıtıldı.

Sıcaklığın bir termometre ile ölçülebilmesi, değişen derecelerde ısınmaya sahip cisimler arasındaki ısı alışverişi olgusuna ve ısıtıldığında maddelerin termometrik (fiziksel) özelliklerinde meydana gelen değişikliklere dayanmaktadır. Sonuç olarak, bir termometre oluşturmak ve bir sıcaklık ölçeği oluşturmak için, belirli bir maddenin durumunu karakterize eden herhangi bir termometrik özelliği seçmek ve değişikliklerine dayanarak bir sıcaklık ölçeği oluşturmak mümkün görünmektedir. Ancak termometrik özelliğin sıcaklıkla açıkça değişmesi, diğer faktörlerden bağımsız olması ve değişikliklerini nispeten basit ve kullanışlı bir şekilde ölçme olanağına izin vermesi gerektiğinden, böyle bir seçim yapmak o kadar kolay değildir. Gerçekte, ölçülen sıcaklık aralığının tamamında bu gereksinimleri tam olarak karşılayabilecek tek bir termometrik özellik yoktur.

Geleneksel tipte bir cıva ve alkol termometresi örneğini kullanarak, suyun kaynama sıcaklıklarına ve buzun normal atmosfer basıncında erimesine karşılık gelen noktalar arasındaki ölçeklerinin 100 eşit parçaya bölünmesi durumunda (göz önüne alındığında) görülebilir. buzun erime noktası 0 ise, bu durumda, hem cıva hem de alkol termometrelerinin okumalarının 0 ve 100 noktalarında aynı olacağı açıktır, çünkü bu sıcaklık noktaları, ana ölçek aralığını elde etmek için başlangıç noktaları olarak alınmıştır. Bu termometreleri bu noktalar dışındaki herhangi bir ortamın aynı sıcaklığını ölçmek için kullanırsak, cıva ve alkolün hacimsel termal genleşme katsayıları sıcaklığa farklı şekilde bağlı olduğundan okumaları farklı olacaktır.

Termometre, sıcaklığı, sıcaklığın bilinen bir fonksiyonu olan bir okumaya veya sinyale dönüştürerek ölçmek için kullanılan bir cihazdır (alet). Termometrenin hassas elemanı, termometrenin sıcaklık bilgisini elde etmek için termal enerjiyi başka bir enerji türüne dönüştüren kısmıdır. Temaslı ve temassız termometreler vardır. Temaslı termometrenin hassas elemanı ölçülen ortamla doğrudan temas eder. Pirometre, çalışması ısıtılmış cisimlerden gelen termal radyasyonun kullanımına dayanan temassız bir termometredir. Termoset, kendi ölçeği olmayan bir termometre ve termometrenin çıkış sinyalini sayısal değere dönüştüren ikincil bir cihazdan oluşan bir ölçüm tesisatıdır.

2 Sıcaklık skalası

Sıcaklığı ölçmek için oluşturulan ilk cihazın Galileo'nun su termometresi (1597) olduğu kabul edilir. Galileo'nun termometresinin ölçeği yoktu ve aslında yalnızca bir sıcaklık göstergesiydi. Yarım yüzyıl sonra, 1641'de, tanımadığımız bir yazar, keyfi bölmelere sahip bir ölçeğe sahip bir termometre yaptı. Yarım yüzyıl sonra Renaldini ilk olarak buzun ve kaynar suyun erime noktalarının termal dengeyi karakterize eden sabit noktalar olarak alınmasını önerdi. Aynı zamanda sıcaklık ölçeği de henüz mevcut değildi. İlk sıcaklık ölçeği D.G. tarafından önerildi ve uygulandı. Fahrenhayt (1724). Sıfır ve diğer sabit noktaların keyfi olarak seçilmesi ve sıcaklık aralığının birim olarak alınmasıyla sıcaklık ölçekleri oluşturulmuştur. Fahrenheit bir bilim adamı değildi. Züccaciye imalatıyla uğraştı. Cıva barometresinin yüksekliğinin sıcaklığa bağlı olduğunu öğrendi. Bu ona derece ölçeği olan bir cam cıva termometresi yaratma fikrini verdi. Ölçeğini üç noktaya dayandırdı: 1 - Su, buz ve amonyağın belirli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilen ve kendisi tarafından sıfır işareti olarak alınan (modern ölçeğimize göre eşit) “aşırı soğuk noktası (mutlak sıfır)”. yaklaşık -17, 8°С'ye kadar); 2 - buzun erime noktası, +32° olarak belirlenmiş ve 3 - normal sıcaklık+96° olarak belirlenmiş insan vücudu (bizim ölçeğimizde +35,6°C). Suyun kaynama noktası başlangıçta standartlaştırılmadı ve ancak daha sonra +212°'ye (normal atmosfer basıncında) ayarlandı.

Birkaç yıl sonra, 1731'de R.A. Reaumur, cam termometreler için buzun erime sıcaklığında 1000 birim hacim dolduracak ve kaynama sıcaklığında 1080 birime kadar genişleyecek bir konsantrasyonda alkol kullanılmasını önerdi. Buna göre Reaumur, başlangıçta buzun erime noktasını 1000°, suyun kaynama noktasını ise 1080° olarak belirlemeyi önerdi. 0(daha sonra 0° ve 80°).

1742 yılında A. Celsius, cam termometrelerdeki cıvayı kullanarak buzun erime noktasını 100°, suyun kaynama noktasını ise 0° olarak belirledi. Bu tanımlamanın sakıncalı olduğu ortaya çıktı ve 3 yıl sonra Stremer (ya da belki K. Linnaeus), başlangıçta Celsius tarafından benimsenen tanımlamaların tersine değiştirilmesini önerdi. Bir dizi başka ölçek önerilmiştir. M.V. Lomonosov, buzun erime noktasından suyun kaynama noktasına kadar 150° ölçeğe sahip bir sıvı termometresi önerdi.

I.G. Lambert (1779), hava hacmindeki genişlemenin binde birini 1° olarak alan, 375° ölçekli bir hava termometresi önermiştir. Katıların genleşmesine dayalı termometreler oluşturmaya yönelik bilinen girişimler de vardır (P. Muschenbroek, 1725)

Önerilen tüm sıcaklık ölçekleri (nadir istisnalar dışında) aynı şekilde oluşturulmuştur: iki (en az) sabit noktaya belirli sayısal değerler atanmıştır ve termometrede kullanılan maddenin görünür termometrik özelliğinin doğrusal olarak ilişkili olduğu varsayılmıştır. sıcaklık. Ancak daha sonra, tekdüze derece ölçeğine sahip çeşitli termometrik maddeler temelinde oluşturulan termometrelerin, sabit noktaların sıcaklıklarından farklı sıcaklıklarda farklı okumalar verdiği ortaya çıktı. İkincisi, özellikle yüksek (suyun kaynama noktasından çok daha yüksek) ve çok düşük sıcaklıklarda farkedilir hale geldi.

1848'de Kelvin (W. Thomson), mutlak sıfır sıcaklığını sıfır olarak alan ve buzun erime sıcaklığını +273,1° olarak belirten termodinamik temelde bir sıcaklık ölçeği oluşturmayı önerdi. Termodinamik sıcaklık ölçeği termodinamiğin ikinci yasasına dayanmaktadır. Bilindiği gibi Carnot çevrimindeki iş sıcaklık farkıyla orantılıdır ve termometrik maddeye bağlı değildir. Termodinamik ölçekte bir derece, normal atmosfer basıncında buzun erime noktaları ile suyun kaynama noktası arasında Carnot döngüsünde yapılan işin 1/100'üne karşılık gelen bir sıcaklık artışına karşılık gelir. Termodinamik ölçek, ideal gaz basıncının sıcaklığa bağlılığı üzerine kurulu ideal gaz ölçeğiyle aynıdır. Gerçek gazlar için basınç-sıcaklık yasaları ideal olanlardan farklıdır, ancak gerçek gazların sapmalarına ilişkin düzeltmeler küçüktür ve yüksek derecede doğrulukla belirlenebilir. Bu nedenle, gerçek gazların genleşmesini gözlemleyerek ve düzeltmeler uygulayarak sıcaklığı termodinamik ölçekte tahmin etmek mümkündür.

Bilimsel gözlemler genişledikçe ve endüstriyel üretim geliştikçe, bir tür tekdüze sıcaklık ölçeği oluşturmaya yönelik doğal bir ihtiyaç ortaya çıktı. Bu yönde ilk girişim 1877'de Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Komitesi'nin ana sıcaklık ölçeği olarak santigrat hidrojen ölçeğini benimsemesiyle yapıldı. Buzun erime noktası sıfır, suyun kaynama noktası ise 760 mm normal atmosfer basıncında 100° olarak alındı. rt. Sanat. Sıcaklık, sabit hacimdeki hidrojenin basıncıyla belirlendi. Sıfır işareti 1000 mm'lik bir basınca karşılık geliyordu. rt. Sanat. Bu ölçekteki sıcaklık dereceleri, termodinamik ölçeğin dereceleriyle çok yakından örtüşüyordu, ancak hidrojen termometresinin pratik kullanımı, yaklaşık -25 ila +100 ° arasındaki küçük sıcaklık aralığı nedeniyle sınırlıydı. 20. yüzyılın başında. Santigrat (veya Anglo-Amerikan ülkelerinde Fahrenheit) ve Reaumur ölçekleri yaygın olarak kullanıldı ve bilimsel çalışmalarda Kelvin ve hidrojen ölçekleri de kullanıldı.

1.3 Uluslararası sıcaklık ölçeği

Doğru sıcaklık değerlendirmesine yönelik ihtiyaçların hızla artmasıyla birlikte, bir ölçekten diğerine geçişler büyük zorluklar yarattı ve bir takım yanlış anlamalara yol açtı. Bu nedenle, birkaç yıl süren hazırlık ve ön geçici kararlardan sonra, Ağırlıklar ve Ölçüler VIII Genel Konferansı 1933'te Uluslararası Sıcaklık Ölçeğini (ITS) uygulamaya karar verdi. Bu karar dünyanın çoğu gelişmiş ülkesi tarafından yasal olarak onaylandı. SSCB'de Uluslararası Sıcaklık Ölçeği 1 Ekim 1934'te tanıtıldı (Tüm Birlik Standardı OST VKS 6954).

Uluslararası Sıcaklık Ölçeği, normal atmosfer basıncında buzun erime noktasının ve suyun kaynama noktasının sırasıyla 0° ve 100° olarak belirlendiği termodinamik santigrat sıcaklık ölçeğinin pratik bir uygulamasıdır. ITS, sayısal değerlerin atandığı sabit, tam olarak tekrarlanabilir denge sıcaklıklarından (sabit noktalar) oluşan bir sisteme dayanmaktadır. Ara sıcaklıkları belirlemek için bu sabit noktalarda kalibre edilmiş enterpolasyon cihazları kullanılır. Uluslararası ölçekte ölçülen sıcaklıklar SS olarak adlandırılır. Normal atmosferik basınçta buzun erime noktalarına ve suyun kaynama noktasına da dayanan ve 0 ° ve 100 ° C gösterimlerine sahip olan ancak farklı bir temelde (doğrusal bir ilişki üzerine) inşa edilen Celsius derece ölçeğinin aksine sıcaklık ile cıvanın camdaki genleşmesi arasındaki fark), uluslararası ölçeğe göre dereceler “uluslararası dereceler” veya “santigrat ölçeğinin dereceleri” olarak anılmaya başlandı. ITS'nin ana sabit noktaları ve normal atmosferik basınçta bunlara atanan sıcaklıkların sayısal değerleri aşağıda verilmiştir: (ayrıca bkz. Şekil No. 1):

a) Sıvı ve gaz halindeki oksijen arasındaki denge sıcaklığı (oksijenin kaynama noktası) - 182,96°

b) buz ile havaya doymuş su arasındaki denge sıcaklığı (buzun erime noktası) 0,000°

c) Sıvı su ile buharı arasındaki denge sıcaklığı (suyun kaynama noktası) 100.000°

d) Sıvı kükürt ile buharı arasındaki denge sıcaklığı (kükürtün kaynama noktası) 414,60°

e) Katı ve sıvı gümüş arasındaki denge sıcaklığı (gümüşün katılaşma noktası) 961,93°

f) Katı ve sıvı altın arasındaki denge sıcaklığı (altının katılaşma noktası) 1064,43°

Pirinç. 1 Numaralı Uluslararası Sıcaklık Ölçeği

2. Sıcaklık ölçüm yöntemleri

Suyun özellikleri çoğunlukla sıcaklık ölçeği elde etmek için kullanılır. Normal atmosferik basınçta buzun erime noktaları ve suyun kaynama noktası, Anders Celsius (1701-1744), René Antoine Ferchault Reaumur (1683 - 1757) tarafından önerilen modern (fakat mutlaka orijinal olması gerekmeyen) sıcaklık ölçeklerinde referans noktaları olarak seçilmiştir. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 -1736). İkincisi, bugün hala yaygın olarak kullanılan ilk pratik alkol ve cıva termometrelerini yarattı. Reaumur ve Fahrenheit sıcaklık ölçekleri şu anda ABD, İngiltere ve diğer bazı ülkelerde kullanılmaktadır.

1742'de tanıtılan ve normal basınçta (1 atm veya 101.325 Pa) buzun erime sıcaklığı ile suyun kaynama sıcaklığı arasındaki sıcaklık aralığının yüz eşit parçaya (Santigrat derece) bölünmesini öneren Celsius sıcaklık ölçeği, günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. , daha rafine bir biçimde olmasına rağmen, bir santigrat derecenin bir kelvin'e eşit olduğu kabul edilir. Bu durumda buzun erime sıcaklığı 0'a eşit alınır. ° C ve suyun kaynama noktası yaklaşık 99.975'e eşit olur ° C. Sonuçta ortaya çıkan düzeltmeler, kural olarak önemli değildir, çünkü kullanılan alkol, cıva ve elektronik termometrelerin çoğu yeterli doğruluğa sahip değildir (çünkü bu genellikle gerekli değildir). Bu, bu çok küçük düzeltmeleri göz ardı etmenize olanak tanır.

Uluslararası Birim Sisteminin (SI) kullanıma sunulmasından bu yana, iki sıcaklık ölçeğinin kullanılması tavsiye edilmiştir. İlk ölçek, kullanılan maddenin (çalışma sıvısı) özelliklerine bağlı olmayan ve Carnot döngüsü yoluyla uygulanan termodinamiktir. Bu sıcaklık ölçeği Üçüncü Bölüm'de ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Bu sıcaklık ölçeğindeki sıcaklık biriminin SI sistemindeki yedi temel birimden biri olan bir kelvin (1 K) olduğunu belirtelim. Bu birim, adını bu ölçeği geliştiren ve sıcaklık birimini Celsius sıcaklık ölçeğindekiyle aynı tutan İngiliz fizikçi William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907)'den almıştır. Önerilen ikinci sıcaklık ölçeği uluslararası pratik olanıdır. Bu ölçeğin 11 referans noktası vardır - bir dizi saf maddenin faz geçişlerinin sıcaklıkları ve bu sıcaklık noktalarının değerleri sürekli olarak iyileştirilmektedir. Uluslararası pratik ölçekte sıcaklık ölçüm birimi de 1 K'dır.

Termometrik özelliği sıcaklığı ölçmek için kullanılan bir cisme termometrik cisim denir.

Çalışma prensibine göre tüm termometreler, farklı sıcaklık aralıkları için kullanılan aşağıdaki gruplara ayrılır:

Sıcaklık değişiklikleriyle sıvıların veya katıların hacimlerindeki değişikliklere dayalı olarak -260 ila +700 °C arası genleşme termometreleri.

-200 ila +600 °C arası manometrik termometreler, kapalı bir hacimdeki bir sıvının, buharın veya gazın basıncının sıcaklık değişimine bağımlılığını temel alarak sıcaklığı ölçer.

Elektrik dirençli termometreler -270 ila +750 °C arasında standarttır ve sıcaklıktaki bir değişikliği iletkenlerin veya yarı iletkenlerin elektrik direncindeki bir değişikliğe dönüştürür.

-50 ila +1800 °C arasında standart olan termoelektrik termometreler (veya pirometreler), dönüşümü, elektromotor kuvvetin değerinin farklı iletkenlerin bağlantı noktasının sıcaklığına bağımlılığına dayanmaktadır.

Isıtılmış bir cisim tarafından yayılan radyant enerjinin yoğunluğuna göre sıcaklığın ölçülmesine dayanan, 500 ila 100.000 °C arası radyasyon pirometreleri,

-272 ila +1000 °C arasındaki elektrofiziksel fenomenleri temel alan termometreler (termo-gürültü termoelektrik dönüştürücüler, hacimsel rezonans termal dönüştürücüler, nükleer rezonans termal dönüştürücüler).

1 Temas sıcaklığı ölçüm yöntemi

Sabit hacimli bir gaz termometresi (Şekil No. 2), bir termometrik gövdeden oluşur - bir tüple bir basınç göstergesine bağlanan bir kap içinde bulunan gazın bir kısmı. Sıcaklığın belirlenmesini sağlayan ölçülen fiziksel büyüklük (termometrik özellik), belirli bir sabit hacimdeki gaz basıncıdır. Hacmin sabitliği, sol tüpün dikey hareketiyle manometrenin sağ tüpündeki seviyenin aynı değere (referans işareti) getirilmesi ve bu anda sıvı seviyelerinin yükseklik farkıyla sağlanır. basınç göstergesinde ölçülür. Çeşitli düzeltmelerin (örneğin, termometrenin cam parçalarının termal genleşmesi, gaz adsorpsiyonu vb.) hesaba katılması, bir kelvin'in binde birine eşit sabit hacimli bir gaz termometresi ile sıcaklık ölçümünün doğruluğunu elde etmeyi mümkün kılar.

Pirinç. No. 2 Gaz termometresi diyagramı

Gaz termometreleri, düşük gaz yoğunluklarında yardımıyla belirlenen sıcaklığın kullanılan gazın doğasına bağlı olmaması ve gaz termometresinin ölçeğinin mutlak sıcaklık ölçeğiyle iyi örtüşmesi avantajına sahiptir.

Sıvı termometre (Şekil No. 3), sıcaklığı değiştiğinde bir sıvının hacmindeki değişikliğe bağlı olarak günlük yaşamda en sık kullanılan termometredir. Cıvalı cam termometrede, termometrik gövde, kılcal borulu bir cam kap içine cıva yerleştirilir. Termometrik karakteristik, kılcal damardaki cıva menisküsünden keyfi sabit bir noktaya olan mesafedir. Cıvalı termometreler -35 oC ila birkaç yüz santigrat derece arasındaki sıcaklık aralığında kullanılır.

Pirinç. No.3 Sıvı termometre diyagramı

a - harici ölçekli oda termometresi;

b - terazi üzerinde 0°C noktasına sahip, gömülü terazili laboratuvar termometresi.

Yaygın olarak kullanılan diğer sıvı termometre türleri alkol (-8°C ila +8°C) ve pentandır (-200°C ila +35°C). Suyun bir sıvı termometrede termometrik cisim olarak kullanılamayacağını unutmayın: Sıcaklık arttıkça suyun hacmi önce düşer ve sonra artar, bu da su hacminin termometrik bir özellik olarak kullanılmasını imkansız hale getirir.

Sıcaklık ölçümünün başka bir prensibi termokupllarda uygulanır. Bir termokupl (Şekil No. 4), bir bağlantısı ölçülen sıcaklıkta (ölçüm bağlantısı) ve diğeri (referans bağlantısı) bilinen bir sıcaklıkta olan iki farklı metal iletkenden lehimlenmiş bir elektrik devresidir, örneğin, oda sıcaklığında. Bağlantı noktaları arasındaki sıcaklık farkından dolayı, ölçümü, bağlantı noktaları arasındaki sıcaklık farkını ve dolayısıyla ölçüm bağlantı noktasının sıcaklığını belirlemeyi mümkün kılan bir elektromotor kuvvet (termo-EMF) ortaya çıkar.

Pirinç. 4 No'lu Termokupl devresi

2 Temassız sıcaklık ölçüm yöntemi

Temassız yöntem, radyasyon yoluyla iletilen ve incelenen hacimden belirli bir mesafede algılanan termal enerjinin algılanmasına dayanmaktadır. Bu yöntem temastan daha az hassastır. Sıcaklık ölçümleri büyük ölçüde çalışma sırasındaki kalibrasyon koşullarının yeniden üretilmesine bağlıdır ve aksi takdirde önemli hatalar meydana gelir. Değerlerini bir sinyale dönüştürerek veya okuyarak sıcaklığı ölçmek için kullanılan cihaza termometre denir (GOST 13417-76).Bunlar, iyi bilinen Seebeck etkisini kullanan seri bağlı termoelementlerdir. Termoelement, iletken yollar şeklinde düzenlenmiş ve birbirleriyle bir noktada temas halinde olan (sıcak bağlantı adı verilen) iki elektriksel olarak iletken malzemeden oluşur. Dış etkilerden dolayı temas noktası (sıcak bağlantı) ile her iki açık uç (soğuk bağlantı) arasında bir sıcaklık farkı ortaya çıkarsa, termo elemanların her iki ucunda birkaç milivoltluk bir voltaj görünecektir.

Temassız sıcaklık ölçümü yönteminde, “sıcak bağlantı” noktasının sıcaklığındaki artış, bu noktaya giren kızılötesi radyasyonun emilmesinden kaynaklanır. Her cisim kızılötesi ışık yayar ve cismin sıcaklığı arttıkça bu ışığın enerjisi de artar. Thermopile modülleri bu etkiden yola çıkarak yayılan gücü ölçerek cismin sıcaklığını yüksek doğrulukla belirler.

3 Lüminesans sıcaklık ölçüm yöntemi

Modern fiber optik sensörler, başta sıcaklık olmak üzere laboratuvar ve endüstriyel tesislerin birçok özelliğini ölçmeyi mümkün kılar. Kullanımlarının oldukça emek yoğun olmasına rağmen, bu tür sensörleri pratikte kullanırken bir takım avantajlar sağlar: endüktif olmayan (yani elektromanyetik indüksiyonun etkisine duyarlı olmayan); küçük sensör boyutları, esneklik, mekanik mukavemet, yüksek korozyon direnci vb.

Termal radyasyona dayalı sensör. Sıcaklığı ölçen cihazlar olarak, özü aşağıdaki gibi olan termal radyasyona dayalı fiber optik sensörler kullanılabilir. Atomların ve moleküllerin termal titreşimleri nedeniyle 0 K'dan daha yüksek bir sıcaklıkta incelenen madde termal radyasyon yayar. Sıcaklık arttıkça radyasyon enerjisi artar ve radyasyonun maksimum olduğu dalga boyu azalır. Buna göre, sıcaklığı belirlemek için, sabit bir dalga boyu veya dalga boyu aralığında siyah bir cismin termal radyasyonunun enerjisi için Planck formülü kullanılabilir.

Bir yarı iletken tarafından ışık emilimine dayanan sensör. Çalışması belirli yarı iletkenlerin optik özelliklerine dayanan fiber optik sensörler de bilinmektedir. Kullanılan yarı iletken, optik absorpsiyon spektrumunun sınırlayıcı bir dalga boyuna sahiptir. Dalga boyu iletkeninkinden daha kısa olan ışık için emilim artar ve sıcaklık arttıkça kesme dalga boyu daha uzun dalga boylarına (yaklaşık 3 nm/K) doğru hareket eder. Absorbsiyon spektrumunun belirtilen sınırına yakın bir emisyon spektrumuna sahip bir ışık kaynağından yarı iletken bir kristale bir ışın uygulandığında, sensörün ışığa duyarlı kısmından geçen ışığın yoğunluğu artan sıcaklıkla birlikte azalacaktır. Dedektörün çıkış sinyaline bağlı olarak bu yöntem kullanılarak sıcaklık kaydedilebilir.

Bu yöntemi kullanarak 30 ila 300 °C aralığında sıcaklığı ±0,5 °C hatayla ölçebilirsiniz.

Floresan bazlı sensör. Bu sensör aşağıdaki gibi tasarlanmıştır. Işığa duyarlı parçanın optik fiberinin ucuna bir floresan madde uygulanır. Bir optik fiber tarafından iletilen ultraviyole ışınların ürettiği floresan radyasyon, aynı fiber tarafından alınır. Sıcaklık sinyali, sıcaklığa güçlü bir şekilde bağlı olan bir dalga boyuna sahip bir sinyal için karşılık gelen floresan emisyon yoğunluklarının, sıcaklığa zayıf bir şekilde bağlı olan farklı bir dalga boyuna sahip bir sinyalin yoğunluğuna oranının hesaplanmasıyla belirlenir.

Böyle bir sensör tarafından ölçülen sıcaklık aralığı, ±0,1 °C hatayla -50 ila 200 °C arasındadır.

Çözüm

Sıcaklık, metalurjik proseslerde otomatik kontrol sistemleri tarafından kontrol edilen ana parametrelerden biridir. Agresif ortamlar ve yüksek sıcaklık koşullarında fotoelektrik pirometreler kullanım için en uygun olanlardır. Sıcaklığı 100 ila 6000 arasında kontrol etmenize izin veriyorlar ° C ve üstü. Bu cihazların ana avantajlarından biri, ısıtılan gövdenin sıcaklık alanının sayaç üzerindeki etkisinin olmamasıdır, çünkü ölçüm işlemi sırasında birbirleriyle doğrudan temas etmezler. Fotoelektrik pirometreler ayrıca sıcaklığın sürekli otomatik olarak ölçülmesini ve kaydedilmesini sağlar; bu da bunların, arayüz cihazlarının satın alınması ve bakımı için ek maliyetler olmadan otomatik proses kontrol sistemlerinde kullanılmasına olanak tanır.

Bu çalışmada sunulan sıcaklık ölçümüne yönelik ışıldayan yöntemlerin gözden geçirilmesi, temas yöntemleriyle karşılaştırıldığında optik yöntemlerle aynı avantajlara sahiptir. Aynı zamanda, sıcaklığı inceleme sürecini organize etmek daha az karmaşıktır ve diğer optik yöntemlere kıyasla daha az doğru değildir. Ek olarak, lüminesans özelliklerinin kullanılması, karmaşık geometrik şekillere sahip nesnelerin sıcaklık alanlarının ölçülmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesini mümkün kılar.

Yukarıdaki incelemeden, lüminesans yöntemleri kullanılarak sıcaklık ölçüm teknolojilerinin daha da geliştirilmesi ve iyileştirilmesine duyulan ihtiyaç açıktır.

sıcaklık termometresi floresan

Edebiyat

1.Preobrazhensky, V.P. Termal ölçümler ve aletler. / V.P. Preobrazhensky - M .: Enerji, 1978. - S. 704

Chistyakov, S.F., Radun D.V. Termal ölçümler ve aletler. / S.F. Chistyakov - M .: Yüksek Okul, 1972. - S. 392

Nikonenko, V.A., Sild Yu.A., Ivanov I.A. Termal görüntüleme cihazlarının ölçümü için metrolojik destek sisteminin geliştirilmesi. - Ölçme teknolojisi, No. 4, 2004. - S. 48-51

Endüstrideki ölçümler: Referans. Ed.