Измерители температуры воздуха - характеристики и особенности современных измерительных приборов - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Краткое содержание статьи:

Содержание

Какой прибор используется для измерения температуры воздуха?

Температура воздуха является важным параметром, характеризующим состояние окружающей среды. Он важен как для промышленного, так и для бытового применения. Поэтому на практике для измерения температуры, контроля ее уровня и, при необходимости, корректировки используются различные измерительные приборы и датчики.

Краткое содержание статьи:

4 Типы электронных термометров с выносным датчиком

Электронный термометр с выносным датчиком: принцип работы, особенности конструкции, разновидности и цена

Приборы, с помощью которых измеряется температура воздуха, представлены на рынке в нескольких вариантах. Большинство производителей выпускают термометры со стеклянной колбой (трубкой), в которую наливается спиртовая жидкость. Существуют пружинные модели на основе металлической или биметаллической ленты, которые характеризуются высокой вариабельностью показаний. В последнее время очень популярными стали электронные аналоги, которые содержат датчик, соединенный проводом с основным прибором. Это так называемый электронный термометр с выносным датчиком. В сегодняшнем обзоре мы постараемся разобраться в принципе его работы, особенностях его исполнения, а также расскажем, где и как его можно использовать. Сразу оговоримся, что мы будем рассматривать домашний вариант, поскольку в промышленности достаточно широкий спектр подобных приборов используется для измерения температуры различных сред (воды, технических жидкостей, газов и даже почвы).

Проводное исполнение наружного термометра выглядит следующим образом

1 Конструкция и принцип работы электронного цифрового термометра с выносным датчиком

2 Технические данные

3 Как правильно пользоваться термометром

4 Различные типы комнатных термометров с выносным датчиком

4.1 Электронный комнатный термометр с выносным датчиком для бани-сауны

4.2 Автомобильный термометр

5 Варианты наружного термометра

6 зондовых термометров

7 преимуществ электронных термометров

8 Проверьте ценовой диапазон некоторых моделей

Разработка и эксплуатация цифрового наружного термометра

Основная функция – измерение воздуха снаружи и внутри дома. Он может быть дополнен другими функциями, такими как гигрометр, измеряющий влажность, и барометр, показывающий атмосферное давление.

Термометр состоит из двух блоков:

Главный из них расположен внутри здания. На панели прибора имеется дисплей, на котором отображаются показания температуры в шкале Цельсия (°C) или Фаренгейта (°F). Он имеет встроенный датчик температуры, который измеряет температуру внутри помещения.

Другой – дистанционный датчик, который устанавливается снаружи.

Выносной датчик представляет собой стандартную термопару.

Принцип работы датчика основан на эффекте Зеебека. Другими словами, это простая термопара, в которой две пластины реагируют на разность электрических потенциалов. Последний реагирует на разницу температур. Таким образом, снимаются показания и передаются на основное устройство.

Поскольку удаленный датчик температуры устанавливается на открытом воздухе, он подвергается довольно сильным природным нагрузкам. Поэтому все производители уделяют большое внимание герметичности корпуса устройства. Ему не вредят осадки, ветер и пыль, а также солнечный свет. Он прекрасно работает как при экстремально низких температурах (-40°C), так и при достаточно высоких (до +65°C). Другими словами, измеритель температуры адаптирован к российским условиям работы.

Термометр с зондом TM2 в металлическом корпусе

Основной характеристикой электронного термометра является диапазон измеряемых температур. Чем он больше, тем лучше. При этом очень важно выбрать прибор с учетом погрешности измерений. Однако в основном это связано с влажностью воздуха, которая измеряется значением температуры.

Примечание: Электронный термометр с выносным датчиком не может быть использован, если влажность воздуха выше 80%. В саунах используются датчики в специальных герметичных корпусах (металлических или пластиковых).

Погрешность измерения также зависит от диапазона измеряемых температур. Производители обязаны указывать это соотношение в паспорте изделия. Например, если температура измеряется в диапазоне от -60°C до -40°C, погрешность прибора составит до 5°. То же самое будет справедливо, если температура измеряется в диапазоне от +120°C до +150°C. Наименьшая погрешность наблюдается в диапазоне температур от +1°C до +99°C. Она не превысит 2° C.

Как правильно пользоваться термометром

Первым шагом является определение места установки индикатора температуры. В частности, это относится к датчику. В идеале он должен быть расположен на улице, но не на солнечной стороне. Его можно прикрепить к стене, повесить на навесе или на дереве. Самое главное, чтобы длина кабеля была достаточной. Однако основной блок может быть установлен внутри здания возле окна или в любом другом месте. Опять же, при условии достаточной длины провода.

Для прокладки провода в оконной раме делается отверстие небольшого диаметра, через которое пропускается провод. Некоторые модели поставляются с пластиковыми присосками для крепления датчика к стеклу или оконной раме.

Вот как можно установить проводной термометр и датчик на окне

Внутренний блок может быть настенным, настольным, универсальным или переносным. Последний представляет собой конструкцию размером не больше мобильного телефона, которую можно носить в кармане. Однако такие модели являются беспроводными. Дальность их действия не превышает 60 м. Однако этого всегда достаточно для дома.

Термометр электронного типа с выносным датчиком

В настоящее время производители предлагают две модели: проводную и беспроводную. Первые представляют собой два устройства, соединенные кабелем, через который датчик передает информацию на основной блок. Длина кабеля варьируется от 1 до 3 метров. Следовательно, в беспроводной модели устройства никак не связаны между собой, а только посредством передачи эфирного сигнала. Выносной датчик в проводных моделях питается от сети 220 В, как и основной блок. По кабелю, соединяющему два устройства, течет ток. Беспроводная модель питается от одной или двух батареек, установленных в корпусе самого датчика.

Цифровые сенсорные термометры не обязательно должны быть устройствами, с помощью которых вы измеряете температуру на улице. Их можно использовать для холодильников, для ванн. В первом случае основной блок устанавливается на корпус холодильника снаружи, а датчик располагается внутри. Кстати, именно такие модификации чаще всего оснащаются присосками. Это относится как к основному блоку, так и к датчику температуры.

Электронный термометр на корпусе холодильника

Электронный термометр для ванны с выносным зондом

Датчик обычно располагается внутри помещения сауны, а основной блок – в коридоре или комнате отдыха. Кроме того, такие устройства обязательно оснащаются гигрометром, который показывает влажность воздуха внутри сауны. Это очень важный показатель, особенно для русских и финских саун, где необходимо точно соблюдать режим влажности.

Следует добавить, что измеритель температуры с выносным датчиком для ванн – это устройство, которое имеет определенные преимущества перед другими модификациями:

Выдерживает достаточно высокие температуры

а также к экстремальным температурам;

Не подвержен воздействию высокой влажности;

Характеристики долговечности на самом высоком уровне;

Корпус датчика температуры не светится под воздействием высоких температур, поэтому контакт с ним не вызывает ожогов кожи;

Минимальные погрешности отображения (не более 0,5 °C).

Термометр для ванны с выносным датчиком

Когда речь идет о термометрах для ванны, ассортимент достаточно широк. Они отличаются друг от друга в основном дополнительными опциями. Например, существуют устройства, которые издают звуковой сигнал при достижении желаемой температуры. Существуют модели, в которых к основному блоку можно подключить три датчика. Это беспроводные устройства. Однако дальность их сигнала не превышает 40 м, чего более чем достаточно в сауне.

Примечание: Электронные цифровые термометры для ванн могут работать при температуре до +200 °C.

Требования к установке:

Высота установки датчика температуры в помещении сауны составляет 1,5 м;

Датчик должен быть установлен на одинаковом расстоянии от источника тепла, окон и дверей, чтобы можно было точно считать среднюю температуру;

Если в сауне установлены три датчика температуры, они должны находиться на разной высоте.

Термометр в прихожей

Автомобильный термометр с выносным датчиком – очень удобный инструмент. Вы можете контролировать температуру снаружи и внутри автомобиля. Это компактное устройство, некоторые версии оснащены присосками. Самое главное – правильно установить датчик. Все необходимые крепежные элементы входят в комплект.

Первый способ заключается в измерении одного из температурно-зависимых свойств или параметров состояния самого тела или среды, второй – в измерении температурно-зависимых свойств или параметров состояния вспомогательного тела, приведенного (прямо или косвенно) в тепловое равновесие с телом или средой, температура которых измеряется.

Методы и приборы для измерения температуры

Измерение температуры является предметом теоретической и экспериментальной дисциплины – термометрии, часть которой, связанная с температурами выше 500°C, называется пирометрией.

Наиболее общее строгое определение температуры, вытекающее из второго закона термодинамики, формулируется в виде выражения:

где T – абсолютная температура изолированной термодинамической системы, d Q – приращение тепла, вводимого в систему, и d S – приращение энтропии системы.

Приведенное выше выражение интерпретируется следующим образом: температура – это мера увеличения количества тепла, отдаваемого изолированной термодинамической системой, и соответствующего увеличения энтропии системы, другими словами, увеличения беспорядка ее состояния.

В статистической механике, которая описывает фазы системы с учетом микропроцессов, происходящих в макросистемах, понятие температуры определяется через выражение распределения молекул молекулярной системы между определенным числом невырожденных энергетических уровней (распределение Гиббса).

Такое определение (согласующееся с предыдущим) подчеркивает вероятностный, статистический аспект понятия температуры как основного параметра микрофизической формы передачи энергии от одного тела (или системы) к другому, т.е. хаотического теплового движения.

Отсутствие однозначности строгих определений температуры, которые, к тому же, справедливы только для систем, находящихся в термодинамическом равновесии, привело к распространению “утилитарного” определения, основанного на сути явления переноса энергии: Температура – это тепловое состояние тела или системы, характеризующееся их способностью обмениваться теплом с другим телом (или системой).

Эта формулировка применима как к термодинамически неравновесным системам, так и (с оговорками) к психофизиологическому понятию “сенсорной” температуры, непосредственно воспринимаемой человеком через органы теплового осязания.

“Чувственная” температура непосредственно субъективно оценивается человеком, но только качественно и в относительно узком диапазоне; физическая температура измеряется количественно и объективно, с помощью измерительных приборов, но только косвенно, через значение определенной физической величины, которая зависит от измеренной температуры.

Поэтому в последнем случае устанавливается эталонное состояние выбранной зависящей от температуры физической величины и ей присваивается конкретное числовое значение температуры, так что любое изменение состояния выбранной физической величины по отношению к эталонному состоянию может быть выражено в единицах температуры.

Набор значений температуры, соответствующих серии последовательных изменений состояния (т.е. серии значений) выбранной температурно-зависимой величины, образует температурную шкалу. Наиболее распространенными температурными шкалами являются шкалы Цельсия, Фаренгейта, Реомюра, Кельвина и Ранкина.

Температурные шкалы Кельвина и Цельсия

В 1730 г. Французский натуралист Рене Антуан Реомюр (1683-1757) воспользовался предложением Амотона и обозначил на шкале термометров температуру плавления льда как 0, а температуру кипения воды как 80 o . В 1742 году швейцарский астроном и физик Андерс Цельсий (1701-1744), испытывая термометр Реомюра в течение двух лет, обнаружил ошибку в градуировке шкалы.

Было обнаружено, что он сильно зависит от атмосферного давления. Цельсий предложил указывать давление при градуировке шкалы и разделил весь диапазон температур на 100, но дал обозначение 100 температуре плавления льда. Позже швед Линней или немец Штремер (по разным источникам) изменили обозначения опорных точек.

Это привело к появлению температурной шкалы Цельсия, которая широко используется сегодня. Он был откалиброван при нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа.

Температурные шкалы были созданы Фаренгейтом, Реомюром, Ньютоном (последний неосмотрительно выбрал в качестве эталона температуру человеческого тела. Ну, великие тоже ошибаются!) и многие другие. Они не выдержали испытания временем.

Шкала Цельсия была принята Первой Генеральной конференцией мер и весов в 1889 году. Сегодня градус Цельсия является официальной единицей температуры Международного комитета мер и весов, но с некоторыми уточнениями в его определении.

Согласно представленным рассуждениям, легко сделать вывод, что температурная шкала Цельсия не является делом рук одного человека. Цельсий был лишь одним из последних исследователей и изобретателей, принимавших участие в его разработке. До 1946 года эта шкала была известна просто как 100-градусная шкала. Только после этого Международный комитет мер и весов дал 100-градусной шкале название “градусы Цельсия”.

Несколько слов о конструкции термометров. Первые производители инструментов, естественно, стремились к расширению своих инструментов. Единственным жидким металлом в нормальных условиях является ртуть.

Выбора не было. Температура плавления -38,97° C, температура кипения +357,25° C. Из летучих веществ наиболее доступными были винный спирт или этиловый спирт. Из летучих веществ наиболее доступными были винный камень или этиловый спирт. Температура плавления -114,2 °С, температура кипения +78,46 °С.

Созданные термометры были пригодны для измерения температуры от -100 до +300°C, что было достаточно для большинства практических целей. Например, минимальная температура составляла -89,2°C (станция Восток в Антарктиде), а максимальная +59°C (пустыня Сахара). Большинство процессов термической обработки водных растворов происходит при температуре не выше 100° C.

Основной единицей термодинамической температуры, а также одной из основных единиц Международной системы единиц (СИ) является градус Кельвина.

Величина (температурный интервал) 1 градуса Кельвина определяется тем, что значение термодинамической температуры тройной точки воды зафиксировано ровно на 273,16°К.

Эта температура, при которой вода в равновесии сосуществует в трех фазах: твердой, жидкой и газовой, считается основной точкой отсчета из-за ее высокой воспроизводимости, на порядок лучше, чем у точек замерзания и кипения воды.

Измерение температуры тройной точки воды является технически сложной задачей. Поэтому он был утвержден в качестве точки отсчета только в 1954 году на 10-й Генеральной конференции по мерам и весам.

Градус Цельсия, в единицах которого также может быть выражена термодинамическая температура, точно равен градусу Кельвина в своем температурном диапазоне, но численное значение любой температуры в градусах Цельсия на 273,15 градуса больше, чем значение той же температуры в градусах Кельвина.

Величина 1 градуса Кельвина (или 1 градуса Цельсия), определяемая по числовому значению температуры тройной точки воды, при современной точности измерений не отличается от ее величины, определяемой (как было принято раньше) как сотая часть температурного интервала между точкой замерзания и точкой кипения воды.

Классификация методов и средств измерения температуры

Измерение температуры тела или окружающей среды может быть выполнено двумя принципиально разными косвенными способами.

Первый путь ведет к измерению одного из температурно-зависимых свойств или параметров состояния самого тела или среды, второй путь ведет к измерению температурно-зависимых свойств или параметров состояния вспомогательного тела, приведенного (прямо или косвенно) в тепловое равновесие с телом или средой, температура которых измеряется.

Используемый для этой цели вспомогательный орган, являющийся датчиком комплектного устройства для измерения температуры, называется Термометрический (пирометрический) зонд, или температурный рецептор. Поэтому все методы и приборы для измерения температуры делятся на две принципиально разные группы: беззондовые и основанные на зондировании.

Терморецептор или вспомогательное устройство может находиться в прямом механическом контакте с измеряемым телом или средой, или между ними может быть только “оптический” контакт.

В зависимости от этого все методы и устройства для измерения температуры делятся на Контактные и бесконтактные. Наибольшее практическое значение имеют контактные и бесконтактные методы и устройства.

Ошибки при измерении температуры

Все контактные и, в частности, зондовые методы измерения температуры характеризуются, в отличие от других методов, так называемыми пределами погрешности. Тепловые или термические методические ошибки связаны с тем, что термометр с полным зондом (или пирометр) измеряет только температуру чувствительной части терморецептора, усредненную по поверхности или объему этой части.

Однако эта температура обычно не совпадает с измеренной температурой, поскольку терморецептор неизбежно искажает температурное поле, в которое он введен. При измерении температуры тела или среды в установившемся состоянии между телом или средой и термоприемником устанавливается определенная форма теплопередачи.

Постоянная разность температур между термопарой и измеряемой температурой тела или среды характеризует статическую тепловую погрешность измерения температуры.

Если измеряемая температура изменяется, тепловая погрешность является функцией времени. Эту динамическую ошибку можно рассматривать как состоящую из постоянной части, соответствующей статической ошибке, и переменной части.

Это связано с тем, что любое изменение в теплообмене между телом или средой, температура которых измеряется, не приводит к немедленному возникновению нового теплообмена. Тепловая инерция термометра или пирометра, возникающая в результате задержки, является функцией времени.

Тепловые погрешности и тепловая инерция терморецептора зависят от тех же факторов, что и теплообмен между телом или средой и терморецептором: температур терморецептора и тела или среды, их размеров, состава (а значит и свойств) и состояния, конструкции, размеров, геометрической формы, состояния поверхностей и свойств терморецептора и окружающих тел, от их взаимного расположения, от закона, по которому измеряемая температура тела или среды изменяется во времени.

Тепловые методические погрешности измерения температуры обычно в несколько раз больше инструментальных погрешностей термометров и пирометров. Это можно уменьшить за счет использования рациональных методов измерения температуры и конструкции терморецепторов, а также за счет их соответствующей установки в месте использования.

Улучшение теплопередачи между терморецептором и средой или телом, температура которого измеряется, достигается путем форсирования полезных и устранения вредных факторов теплопередачи.

Например, при измерении температуры газа в закрытом объеме конвективная теплопередача терморецептора к газу увеличивается за счет создания искусственного быстрого потока газа вокруг терморецептора (“всасывающая” термопара), а лучистая теплопередача к стенкам объема уменьшается за счет экранирования терморецептора (“экранированная” термопара).

Для уменьшения тепловой инерции в термометрах и пирометрах с электрическим выходным сигналом также используются специальные схемы, которые искусственно сокращают время нарастания сигнала при резких изменениях температуры.

Бесконтактные методы измерения температуры

Применимость бесконтактного метода измерения определяется не только искажением измеряемой температуры контактной термопарой, но и реальными физическими и химическими свойствами материалов термопары (коррозионная и механическая стойкость, теплостойкость и т.д.).

Бесконтактные методы измерения лишены этих ограничений. Однако наиболее важные из них, т.е. основанные на законах температурной эмиссии, по своей сути неточны из-за того, что используемые законы справедливы только для абсолютно черного излучателя, от которого все реальные физические излучатели (тела и среды) отличаются более или менее существенно по своим эмиссионным свойствам.

Согласно закону излучения Кирхгофа, любое физическое тело излучает меньше энергии, чем черное тело, нагретое до той же температуры.

По этой причине прибор для измерения температуры, откалиброванный с помощью излучателя черного тела, измеряя температуру реального физического излучателя, будет показывать температуру ниже реальной температуры, т.е. температуры, при которой свойство черного тела, используемое для калибровки (лучистая энергия, ее яркость, спектральный состав и т.д.), совпадает по своему значению со свойством физического излучателя при реальной температуре, которую необходимо определить. Измеренная, недооцененная псевдотемпература называется черной температурой.

Различные методы измерения дают разные, обычно не пересекающиеся температуры черного: радиационный пирометр показывает общую или радиационную температуру, оптический пирометр – температуру яркости, а цветовой пирометр – температуру черного.

Преобразование измеренных температур черных тел в фактические температуры черных тел выполняется графически или аналитически, если известна излучательная способность объекта, температура которого измеряется.

Излучательная способность – это отношение значений излучательной способности, используемых для измерения температуры физического излучателя и черного тела той же температуры: в радиационном методе излучательная способность – это отношение суммарных (по спектру) энергий, в оптическом методе спектральная излучательная способность – это отношение спектральных плотностей яркости энергий. В других случаях цветной пирометр дает наименьшие погрешности из-за недостаточной черноты радиатора.

Радикальное решение проблемы измерения фактической температуры нечерного датчика с помощью радиационных методов достигается путем искусственного создания условий для превращения его в черный датчик (например, путем помещения его в практически замкнутую полость).

В некоторых особых случаях возможно измерение температуры нечерных излучателей с помощью обычных радиационных пирометров, которые требуют специальных методов измерения температуры (например, подсветка, измерение на трех длинах волн, поляризованный свет и т.д.).

Популярные приборы для измерения температуры

В связи с огромным диапазоном измеряемых температур и большим количеством различных объектов и условий измерения, количество методов измерения и средств измерения температуры очень велико.

Наиболее часто используемыми приборами для измерения температуры являются:

Термоэлектрические пирометры (термометры) ;
Электрические термометры сопротивления;
Радиационные пирометры ;
Пирометры оптического поглощения;
Оптические яркостные пирометры;
Цветные пирометры;
Расширительные термометры для жидкостей ; Газовые термометры ; Манометры ; Термометры давления ; Стеклянные термометры ;
Газовые термометры ; Газовые термометры ;
Манометрические термометры для пара ; Манометрические термометры ;
Газовые конденсационные термометры ; Газовые конденсационные термометры ;
Дилатометры с твердым сердечником ; Биметаллические термометры ;
Биметаллические термометры ; Биметаллические термометры ;
Акустические термометры;
Пироскопические калориметры ; Пирометры;
Термопары ;
Парамагнитные солевые термометры .

Наиболее распространенные электрические приборы для измерения температуры:

Многие из перечисленных выше типов приборов используются для измерений различными способами. Например, используется термоэлектрический термометр:

для контактного измерения температуры сред, тел и поверхностей последних без или в сочетании с устройствами для устранения теплового дисбаланса между термопарой и объектом измерения;
для бесконтактного измерения температуры с помощью излучения и некоторых спектроскопических методов;
для смешанных (бесконтактных) – измерение температуры жидкого металла методом газовой каверны (измерение радиационным пирометром температуры пузырька газа, вдуваемого в жидкий металл на конце погруженной в него трубки).

В то же время, многие методы измерения температуры могут быть выполнены с использованием различных типов приборов.

Например, температура наружного и внутреннего воздуха может быть измерена приборами по меньшей мере 15 типов. На фотографии изображен биметаллический термометр.

Самый большой термометр в мире в Бейкере, Калифорния

Применение приборов для измерения температуры:

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ссылкой на нее в социальных сетях. Это поможет нашему сайту сильно вырасти!

Приборы для проведения необходимых испытаний, включая прибор для измерения температуры воздуха, различаются по конструкции, а также по принципу действия, используемому для проведения измерений. Обычно используются контактные термометры и дистанционные термометры, иначе называемые пирометрами. Классификация приборов для измерения температуры также подразделяется на группы:

Типы устройств для измерения температуры

Приборы для проведения необходимых испытаний, включая прибор для измерения температуры воздуха, различаются как по конструкции, так и по принципу действия, используемому для проведения измерений. Обычно используются контактные термометры и дистанционные термометры, иначе называемые пирометрами. Также приведена классификация групп устройств для измерения температуры:

Стеклянные и металлические жидкостные термометры расширения, которые работают по принципу изменения объема тел при различных значениях температуры. Их температура варьируется от -190°C до +500°C.
Манометрические термометры, которые используют зависимость между изменением температуры газообразного вещества, помещенного в закрытый объем, и давлением. Они работают в диапазоне температур от -160°C до +600°C.
Электрофузионные термометры работают на способности материала проводника изменять свое электрическое сопротивление при нагревании и охлаждении. Они эффективны в диапазоне температур от -200 до +650 °C.
Термоэлектрические преобразователи – термопары. Они действуют при температуре от 0°C до +1800°C. Эти температурные приборы используют свойства двух различных металлов и металлических сплавов для создания электродвижущей силы при изменении степени нагрева спая.
Прибором для определения температуры в диапазоне от +100°C до +2500°C является радиационный пирометр (фотоэлектрический, оптический, радиационный). Это работает потому, что регистрируемое значение влияет на количество тепла, излучаемого телом. Он относится к бесконтактному типу измерения. Различают стационарные и переносные, низкотемпературные и высокотемпературные пирометры.

Большинство процессов протекают правильно только при определенной температуре. Кроме того, измеренные значения температуры помогают определить, правильно ли используется потребляемая энергия.

Тип термометра по принципу действия

Процесс измерения температуры может быть основан на различных физических процессах. Существует 5 различных типов термометров.

Связаться с

Эти устройства также называют термометрами расширения. Они основаны на способности обнаруживать изменения в объеме объекта в результате изменения температуры. Типичный диапазон измеряемых температур составляет от -190 до +500 градусов Цельсия.

В эту категорию входят жидкостные и механические приборы. Жидкостные инструменты – это инструменты в стеклянном корпусе, заполненные спиртом, ртутью, толуолом или парафином. Они прочны и устойчивы к внешним воздействиям. Диапазон температур зависит от типа используемой жидкости (самый высокий для ртутных, самый низкий для цифровых).

Механические могут работать с различными типами сред, включая жидкие, газовые, твердые или сыпучие. Их универсальность позволяет использовать их в самых разных областях.

Термометры сопротивления

В эту категорию входят приборы, которые могут измерять электрическое сопротивление вещества, которое изменяется в зависимости от температуры. Рабочий диапазон этих устройств составляет от -200 до +650 градусов.

Эти термометры состоят из чувствительных датчиков температуры и прецизионных электронных блоков, которые отслеживают изменения проводимости, сопротивления и электрического потенциала. Обычно они встраиваются в общую систему мониторинга и сигнализации, где необходимо отслеживать изменяющиеся параметры, чтобы не допустить их превышения.

Медные термометры сопротивления (ТСМ) наиболее часто используются в котельных установках. Термометры сопротивления могут измерять температуру от -50°C до +600°C.

Электронные термопары

Эти устройства при нагревании генерируют ток, который позволяет измерить температуру. Принцип работы основан на измерении термоэлектродвижущей силы. Диапазон измерения в этом случае составляет от 0 до +1800 градусов Цельсия.

Манометрический

Эти термометры учитывают взаимосвязь между температурой и давлением газа. Термобаллон, соединенный с манометром латунной трубкой, помещается в измеряемую среду. Когда гильза нагревается, давление внутри нее увеличивается, и это значение измеряется манометром. Таким образом, можно измерять температуры от -160 до +600 градусов.

Бесконтактные пирометры

Эти устройства основаны на инфракрасных датчиках, которые считывают уровень радиации. Они делятся на два типа: яркость, которая измеряет излучение определенной длины волны (диапазон от -100 до +6000 градусов), и светимость, где определяется тепловой эффект излучения (от -50 до +2000 градусов). Они также могут использоваться для определения температуры нагретого металла и при настройке и испытании котлов.

Температурные измерения.Температура воздуха, газа и жидкости от -36 до +37,5 0 C измеряется ртутными термометрами, а от -65 до +65 0 C – спиртовыми термометрами. Для измерения температуры выше +60 0 С используются ртутные термометры с величиной деления 1 0 С. Для измерений, требующих более высокой точности, используются термометры с делением от 0,1 °C до 0,2 °C.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА

Температурные измеренияТемпература воздуха, газа и жидкости от -36 до +37,5 0 C измеряется ртутными термометрами, а от -65 до +65 0 C – спиртовыми термометрами. Для измерения температуры выше +60 0 С используются ртутные термометры с величиной деления 1 0 С. Для измерений, требующих большей точности, используются термометры с градуировкой 0,1-0,2 0 C.

Термограф (рис. 1) используется для измерения и автоматической регистрации температуры. Датчик температуры представляет собой биметаллическую пластину 4, деформация которой при изменении температуры окружающей среды передается рычажной системой 3 на регистрирующее устройство и записывается на специальную ленту 1, где горизонтальная ось представляет собой время, а вертикальная – температуру. Лента закреплена на бобине 2 с часовым механизмом с ежедневной или еженедельной подмоткой.

Рисунок 1 Термограф

Температура поверхности измеряется с помощью термопар. Измеряемые поверхности должны быть предварительно очищены от грязи, краски, ржавчины и т.д.

Измерение влажностиВлажность воздуха измеряется в абсолютных и относительных единицах. Абсолютная влажность – это количество водяного пара, содержащегося в данном объеме воздуха. Относительная влажность – это отношение парциального давления водяного пара в воздухе к парциальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре.

Относительная влажность измеряется с помощью психрометров, гигрометров и гигрографов.

Аспирационный психрометр с вентилятором (рис. 2) состоит из двух ртутных термометров 2, резервуар одного и дно которого завернуты в один слой батиста и смочены перед работой пипеткой 5. Вода в пипетке доводится до линии (не ближе 1 см от края) нажатием на шарик 3 и удерживается зажимом 4. Затем, при вертикальном положении прибора, пипетку вводят в трубку 1 до отказа. В течение 3-4 секунд открутите зажим (излишки воды будут поглощены колбой) и извлеките пипетку.

Рис. 2 Всасывающий психрометр с вентилятором

Воздух нагнетается вентилятором 7 в трубки 1 и обтекает резервуары термометра 2 с максимальной скоростью 2 м/с. Пружина вентилятора намотана шпонкой 6.

Диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100%, температуры окружающей среды от 0 до +40 0 C [1]. Устройство весит 1,1 кг, включая корпус – 2,8 кг.

В случае отрицательных температур рекомендуется измерять относительную влажность с помощью волосяного гигрометра (рис.3). Он состоит из металлической рамы 5, на которой винтом 4 закреплен обезжиренный волос 3, блока 1 и отвеса 7. На оси блока закреплен указатель 2. Показания производятся по шкале 6 в процентах. Принцип действия волосяного гигрометра заключается в изменении длины обезжиренного волоса в зависимости от влажности воздуха.

Рис. 3 Гигрометр для волос

Измерение давления.Абсолютное давление воздуха (атмосферы) измеряется с помощью барометров – анероидов и барографов.

Анероидный барометр (рис. 4) работает путем измерения изменения высоты анероидных коробок в зависимости от изменения атмосферного давления. Через систему рычагов деформация коробок передается стрелке. Шкала градуирована в паскалях.

Рис. 4 Барометр-анероид

Барограф (рис. 5) по принципу действия похож на анероидный барометр. В барографе изменение высоты анероидных коробок 6 передается на перо 2 с помощью рычажной системы 5. Давление записывается на специальную ленту 1, закрепленную на барабане 3 с суточной или недельной настройкой. Начальное давление устанавливается специальным винтом 4 с помощью барометра-анероида.

Измерение охлаждающего эффекта атмосферы.Влияние совместного действия температуры, скорости движения воздуха и влажности на теплоотдачу человеческого тела оценивается с помощью кататермометра (рис. 6). Это спиртовой термометр, градуированный от 32 до 40 0 C. Устройство имеет верхний 1 и нижний 2 резервуары, заполненные спиртом. Каждый кататермометр имеет свой коэффициент F которая показывает потерю тепла в милликалориях на квадратный сантиметр емкости с алкоголем при охлаждении его с 38 °C до 35 °C. Значение коэффициента определяется при изготовлении прибора и записывается на обратной стороне прибора.

Рисунок 6 Катетерометр

Измерения можно проводить сухим или мокрым каттермометром, в последнем случае сосуд обвязывается марлей или батистом, смоченным водой. Сухой катетерометр реагирует на скорость и температуру, а влажный – на скорость, температуру и влажность.

Измерение скорости движения воздуха.Скорость измеряется с помощью анемометров, термоанемометров, воздухопроводов, кататермометров и других приборов.

Основным прибором для измерения скорости движения воздуха является анемометр. Наиболее распространенными являются крыльчатый анемометр ASO-3 и чашечный анемометр MS-13.

Крыльчатый анемометр АСО-3 (рис.7) состоит из ротора 3, помещенного в металлический корпус 4, счетного механизма 2 и рукоятки 5. Ротор сообщается со счетным механизмом посредством трубчатой оси, вращающейся на натянутой стальной струне. Давление движущегося потока воздуха приводит ротор во вращение. Трубчатая ось посредством червячной передачи передает вращение рабочему счетному механизму и отключается ограничителем 1. Анемометр АСО-3 используется для измерения скоростей от 0,2 до 5 м/с, чашечный анемометр МС-13 (рис.8) – от 1 до 20 м/с.

Рис. 7 Крыльчатый анемометр с продольной осью ASO-3

Давление вытекающего воздуха собирают четыре полусферических стакана 1, установленные на двух взаимно перпендикулярных стержнях, жестко соединенных с осью 2, на конце которой находится червячная передача, соединенная с редуктором механизма счетчика 3. Счетчик имеет три стрелки, отсчитывающие единицы, сотни и тысячи оборотов. Метод обхода используется для измерения средней скорости воздуха анемометром, при низких скоростях воздуха используется точечный метод.

Рис. 8 Навесной анемометр MS-13

При измерении охлаждающего эффекта атмосферы с помощью сухого анемометра для определения скорости воздуха используются следующие эмпирические формулы: для скорости воздуха менее 1 м/с используется следующая формула

для скоростей, превышающих 1 м/с, формула

где Н – эффект атмосферного охлаждения катагидрата, определяется путем деления F на время, необходимое для охлаждения сосуда с 38 до 35 0 C; Dt=36,5-t ; 36,5 – средняя температура тела человека, 0 C; t – температура воздуха, 0 C.

Приборы должны быть снабжены сертификатами калибровки, по которым должны быть внесены поправки: 1) масштаб; 2) температура; 3) дополнительные поправки, учитывающие неточности, оставшиеся после внесения первых двух поправок.

Читайте далее: