Основные методы и средства для измерения температуры

Температурой называется статистическая величина, характеризующая тепловое состояние тела и пропорциональная средней кинематической энергии молекул тела.

За единицу температуры принимается кельвин (К). Температура может быть также представлена в градусах Цельсия (°С). Нуль шкалы Кельвина равен абсолютному нулю, поэтому все температуры по этой шкале положительные. Связь между температурами t по Цельсию иТпо Кельвину определяется следующим уравнением:

t = Т— 273,16 (1)

Измерить температуру непосредственно, как, например, линейные размеры, невозможно. Поэтому температуру определяют косвенно — по изменению физических свойств различных тел, получивших название термометрических.

Для измерения температуры наибольшее распространение получили методы, которые основаны:

на тепловом расширении жидких, газообразных и твердых тел); на изменении давления внутри замкнутого объема при изменении температуры (манометрические);на изменении электрического сопротивления тел при изменении температуры (терморезисторы);на термоэлектрическом эффекте; на использовании электромагнитного излучения нагретых тел.

Приборы, предназначенные для измерения температуры, называются термометрами. Они подразделяются на две большие группы: контактные и бесконтактные.

На использовании физического эффекта изменения линейных и объемных размеров вещества при нагреве разработаны термометры расширения: жидкостные, манометрические, металлические.

Жидкостными термометрами измеряют относительное расширение термометрической жидкости по сравнению с объемом резервуара.

Самыми распространенными - стеклянные. Термометрическая жидкость - применяются практически любые жидкости, но наиболее распространены ртуть и этиловый спирт. Диапазон измеряемых температур от —200 (пентан) до +1000 °С (ртуть в кварцевом стекле).

Действие манометрических термометров основано на зависимостиизменения давления термометрического вещества в герметизированном замкнутом объеме от температуры. Пределы измерения температур —200... +600°С.

Действие металлических контактных термометров основано на зависимости линейного расширения металла от температуры и выполняются в виде дилатометрических и биметаллических преобразователей.

Биметаллические термометры конструктивно решены таким образом, что изменение температуры приводит к появлению изгибающего момента. Это достигается за счет механического соединения двух полосок металлов с разными коэффициентами линейных расширений. Пределы измерений дилатометрических термометров до 1000° С, биметаллических до 500—600 °С.

В системах контроля и управления в основном применяют преобразователи температуры, обеспечивающие получение электрического выходного сигнала. В таких преобразователях используется: явление возникновения термо - ЭДС при соединении двух разнородных проводников (термопары), изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры (терморезисторы), для бесконтактного измерения температур используется явление электромагнитного излучения нагретого тела (пирометры).