Жидкостные термометры

Работа жидкостных термометров основана на изменении объема жидкости при изменении температуры. В качестве рабочих жидкостей применяют: ртуть, толуол, этиловый спирт и некоторые другие.

Жидкостные термометры в испытаниях СУ применяются для измерения температуры окружающей среды, воздуха и жидкостей в трубопроводах, а также для контроля состояния других приборов.

Широкое применение жидкостных термометров объясняется рядом преимуществ, которыми они обладают: широкий диапазон измеряемых температур (-200…+1200ºС), простота в обращении, высокая точность, отсутствие специальных источников питания и дополнительных приборов измерения. К недостаткам относятся невозможность измерения температуры в точке поверхности или объеме, чувствительность к ударам и вибрациям, невозможность непосредственного измерения разности температур, значительная инерционность, невозможность дистанционной передачи измерений.

Термометры электросопротивления – это приборы, в которых для измерения температуры используется свойство металлов при нагревании или охлаждении изменять электрическое сопротивление. Чувствительным элементом в таком термометре является проволока, которая наматывается на изолирующий каркас (стекло, фарфор) и вместе с ним помещается в корпус, защищающий чувствительный элемент от механического и химического

воздействий окружающей среды.

Термометры электросопротивления применимы в широком диапазоне температур, при этом обеспечивают высокую точность измерения, обладают дистанционностью передачи и возможностью автоматической записи результатов измерения.

К недостаткам таких приборов относятся: необходимость в источнике питания, большая инерционность, невозможность измерения температур в точке, погрешности, вносимые изменением сопротивления соединительных проводов под воздействием температуры.

Термоэлектрические пирометры (термопары). Принцип работы термопары основан на том, что в цепи, составленной из двух разнородных проводников, возникает электрический ток, если места соединения проводников имеют разную температуру. Силы, вызывающие этот ток, называются термоэлектродвижущимися силами.

Величина электродвижущей силы в общем случае может быть различной при одинаковой разности температур в зависимости от их абсолютных значений. Эта зависимость будет однозначной только в том случае, если температуру одного из соединений поддерживать постоянной.

Конец термопары, помещаемый в измеряемую среду, называют рабочим. Конец, температуру которого поддерживают постоянной, называют свободным. Обычно свободный конец помещают в среду с температурой тающего льда (ОС). До начала измерений у термопар снимают градуировочную характеристику, в процессе градуировки рабочий спай термопары последовательно нагревают до различных температур и определяют термоэлектродвижущую силу.

По материалу проводников, применяемых в термопарах, их можно разбить на две группы: термопары из благородных и термопары из неблагородных металлов.

Из первой группы наиболее широкое применение нашли термопары платинородиевые - платиновые и платиноиридиевые – платиновые. Они применяются для регистрации высоких температур (до 1600ºС) при исследовании процессов горения основных и форсажных камер сгорания.

К недостаткам платиновых термопар следует отнести: малые величины развиваемых при измерении термоэлектродвижущих сил (в связи, с чем требуется высокочувствительная электроизмерительная аппаратура); значительное удельное электросопротивление, а также высокая стоимость.

Основные достоинства термопар второй группы – доступность и относительно низкая стоимость термоэлектродного материала. Благодаря этому электроды можно делать существенно большей толщины (если при измерениях не имеет значения инерционность показаний), что увеличивает механическую прочность и снижает электросопротивление электродов. Основными разновидностями термопар второй группы являются хромель-алюмелевая и хромель-копелевая термопары. Недостаток этих термопар – относительно невысокая рабочая температура (порядка 1000ºС). Для

измерения более высоких температур применяются платинородиевые и другие термопары, которые размещаются в охлаждаемых корпусах и позволяют измерять температуры до 1800°С и выше.

ТермоЭДС в термоэлектрическом пирометре измеряют милливольтметром или потенциометром. Милливольтметры, выпускаемые промышленностью, имеют шкалу, градуированную в градусах и милливольтах. Каждый милливольтметр предназначен к использованию в комплекте с определенной термопарой. Измерение термоЭДС с помощью потенциометра основано на уравновешивании измеряемого напряжения известным напряжением. Погрешность измерений не превышает ±1%.

Термоиндикаторные краски – химические вещества, изменяющие свой цвет при нагреве выше определенной температуры и сохраняющие его затем при охлаждении. Указанное свойство используется при определении температур деталей двигателя. Набором термоиндикаторных красок можно измерять температуры от 40 до 1100ºС с удовлетворительной степенью точности, а также получать распределение температур по поверхности. Перед экспериментом образцы красок наносят на детали, которые нагревают в электропечи до различных температур и фиксируют температуры перехода и получаемые оттенки.

В дальнейшем они используются для расшифровки результатов экспериментов.

Термоиндикаторные краски регистрируют максимальную температуру во время опыта, поэтому выход на исследуемый режим не должен сопровождаться забросом температур.

Метод измерения температуры с помощью термоиндикаторных красок обладает рядом преимуществ: не нарушается целостность детали, условия теплообмена с окружающей средой; возможно применять на вращающихся деталях; не требуется специальное измерительное оборудование; краски просты в применении и механически прочны. Недостатки метода – он не позволяет измерять температуру деталей на переменных режимах и распределение температур в глубине материала.