Jednym z najważniejszych parametrów fizycznych, które są najczęściej badane, obserwowane i korygowane, niezależnie od tego, czy chodzi o codzienne życie człowieka, cykle produkcyjne czy badania laboratoryjne, jest wskaźnik temperatury. W zależności od właściwości, cech technicznych i mechanizmu determinującego działanie, istnieje pewna klasyfikacja urządzeń do pomiaru temperatury na odrębne typy: konwencjonalne urządzenia płynne lub złożone, zaawansowane mierniki elektroniczne i laserowe, które są godną alternatywą dla znanego termometru domowego. Oczywiście podstawowym i decydującym czynnikiem jest miejsce zastosowania takich urządzeń.
Rodzaje przyrządów do pomiaru temperatury
Urządzenia do przeprowadzenia niezbędnych badań, w tym urządzenie do pomiaru temperatury powietrza, różnią się konstrukcją, a także zasadą działania, coużywany do pomiarów. Wystarczająco rozpowszechnione zastosowanie w termometrach kontaktowych i zdalnych, inaczej zwanych pirometrami. Ponadto klasyfikacja grup przyrządów do pomiaru temperatury:
- Szklane i metalowe termometry rozszerzalności cieczy, pracujące nad właściwością zmiany objętości ciał w różnych temperaturach. Ich zasięg działania wynosi od -190 do +500 °С.
- Termometry manometryczne wykorzystujące zależność między zmieniającą się temperaturą substancji gazowej umieszczonej w zamkniętej objętości a ciśnieniem. Pracuj przy wartościach od -160 do +600 °C.
- Termometry oporowe działają w oparciu o zdolność materiałów przewodnika do zmiany oporu elektrycznego podczas nagrzewania i schładzania. Skuteczny w temperaturach od -200 do +650 °С.
- Przetworniki termoelektryczne - termopary. Działają w zakresie od 0 do +1800 °C. Te przyrządy do pomiaru temperatury wykorzystują właściwość dwóch różnych metali i stopów metali do generowania siły elektromotorycznej, gdy zmienia się temperatura złącza.
- Urządzenie do określania temperatury od +100 do +2500 °С - pirometr radiacyjny (fotoelektryczny, optyczny, radiacyjny). Działanie wynika z faktu, że stały wskaźnik wpływa na ilość ciepła emitowanego przez organizm. Odnosi się do bezkontaktowego typu pomiaru. Istnieją pirometry stacjonarne i mobilne, nisko- i wysokotemperaturowe.
Termometry i czujniki
Zgodnie z inną klasyfikacją urządzeń do utrwalania ciepładzielą się na termometry i czujniki temperatury.
Pierwsze to przyrządy mechaniczne, w tym manometry wypełnione gazem, bimetale, szklane mierniki temperatury i regulatory kombinowane.
Czujniki termiczne to ultraprecyzyjne zaawansowane urządzenia elektroniczne do ustalania odczytów temperatury w cieczach i ciałach stałych. Powinny to być termometry rezystancyjne, termopary, przetworniki wskazań czujników oraz sygnalizatory wyposażone w mechanizmy przekaźnikowe.
Najnowsze detektory termiczne są wyposażone w interfejs USB, pamięć do zapisywania i analizy badań oraz wskaźnik laserowy.
Mierniki temperatury wody
Każde indywidualne urządzenie do pomiaru temperatury wody, roztworów zimnych i gorących charakteryzuje się specjalną zasadą działania. Istnieją uniwersalne urządzenia, które nadają się również do pomiaru wskaźników powietrza.
Termometry do cieczy
Szklane płynomierze są znane jako najbardziej podstawowe i najdokładniejsze termometry, które są dostępne w wersji prostej i kątowej. A zakres ich zastosowania to analiza urządzeń technologicznych, a także użyteczności publicznej (pomiary w rurociągach). Urządzenia są przystosowane do wartości od -35 do +600°C, a jako czuły pierwiastek najczęściej stosowana jest rtęć, a odczyty są rejestrowane na wadze.
W zależności od miejsca zastosowania i cech konstrukcyjnych rozróżnia się urządzenia medyczne, techniczne, elektrokontaktowe, płynne, sztyftowe i inne.
Konkretne urządzenie do pomiaru temperatury wody jest wybierane z uwzględnieniem dopuszczalnego błędu pomiaru.
Urządzenia do określania temperatury powietrza
Pierwszym urządzeniem do pomiaru temperatury powietrza jest termometr szklany, aktywny element ciekły, w którym może znajdować się rtęć, alkohol etylowy, toluen i inne substancje.
Wysoce precyzyjne mierniki rtęci są sztyftami i mają wbudowaną szklaną skalę. Są poszukiwane w badaniach laboratoryjnych w różnych dziedzinach produkcji i medycyny. Termometr sztyftowy wyposażony jest w przezroczystą żaroodporną rurkę kapilarną z podziałką, a drugi typ mierników charakteryzuje się tym, że podziałki skali znajdują się za nim na osobnej płytce, a cały mechanizm jest chroniony obudową wykonaną z trwałe szkło.
Jeśli w urządzeniu znajdują się styki elektryczne, nazywa się to alarmem termicznym, a wrażliwa ciecz wewnątrz zbiornika i kapilary pokazuje rzeczywistą temperaturę otaczającej przestrzeni.
Funkcje termostatów i alarmów
Oprócz powyższych istnieją inne urządzenia do pomiaru temperatury. Na przykład, jako regulatory temperatury i urządzenia sygnalizacyjne, dylatometry prętowe są używane z wrażliwymi częściami wykonanymi z różnych stopów metali, które wydłużają się po podgrzaniu w różnym stopniu.
Ta sama zasada charakteryzuje inny typ termometru - bimetaliczny, z włożoną sprężyną wrażliwą na temperaturę przylutowaną do pary metalupłyty o różnej rozszerzalności cieplnej. W procesie nagrzewania sprężyna wygina się w kierunku płyty o niższym współczynniku cieplnym, a wymagany wskaźnik temperatury określa wielkość wygięcia.
Elektrotermometr
Do zdalnej rejestracji parametrów termicznych otoczenia w zakresie od -15 do +125°C doskonale sprawdza się bezdotykowy miernik temperatury - elektrotermometr aspiracyjny. Jego urządzenie zawiera miernik i czujnik połączone ze sobą przewodem.
Czujnik to najcieńszy miedziany drut czujnika, nawinięty spiralnie na ramie z włókna.
Jakie są urządzenia do pomiaru temperatury ciała
Temperatura ciała jest rutynowo mierzona termometrem. Ale dzisiaj istnieje wiele innych termometrów różniących się wyglądem i podstawowymi zasadami działania.
Najpopularniejsze urządzenia, do których należy nasz termometr, pracują nad rozszerzalnością cieplną rtęci, nafty, alkoholu i innych cieczy. Są niedrogie, praktyczne i dość dokładne, zwłaszcza te rtęciowe, chociaż trująca zawartość delikatnej szklanej gabloty niesie ze sobą pewne ryzyko.
Elektroniczne lub cyfrowe urządzenie do pomiaru temperatury ciała pokazuje pożądaną wartość dzięki wbudowanemu czujnikowi, ale jego koszt jest znacznie wyższy niż cena płynnych „kolegów”. Te termometry są kontaktowe.
Pirometry na podczerwień nie wymagają bezpośredniego kontaktu zosoba działająca zdalnie. Ultraczuły czujnik odczytuje ilość promieniowania w ciągu 2-15 sekund, wyświetlając wynik na wyświetlaczu. Te bezdotykowe przyrządy do pomiaru temperatury są idealne dla rodzin z małymi dziećmi, w sytuacjach śpiących, itp. Ponadto mają zastosowanie do gotowania w gospodarstwie domowym, a typy o większej mocy są stosowane w energetyce, na budowach, w hutnictwie i innych gałęziach przemysłu.
Gdy potrzebny jest zdalny pirometr
Często zdarzają się sytuacje, w których niemożliwy lub po prostu niewygodny jest kontaktowy pomiar temperatury. Właśnie w takich przypadkach potrzebny będzie pirometr – urządzenie do zdalnego pomiaru temperatury, czyli:
- podczas pomiaru wskaźników silnie nagrzanych ciał lub toksycznego środowiska;
- przy utrudnionym dostępie iz małym błędem można dokonywać pomiarów na odległość kilkudziesięciu metrów;
- podczas obserwowania mechanizmów w ruchu, a zajmie to ułamek sekundy;
- podczas diagnozowania bezpieczeństwa elektrycznego budynku, gdy taki miernik jest wygodny do zdalnego skanowania w wielu odległych obszarach.
Jakie urządzenia mogą mierzyć temperaturę metalu
W przemyśle metalurgicznym stopy stopionego metalu wymagają wytrzymałego przyrządu do pomiaru wysokich temperatur.
Pirometry opisane już wcześniej są uważane za takie. Utrwalają promieniowanie cieplne na odległość,charakteryzujący rzeczywistą temperaturę metalu. W trudnych warunkach bardzo wysokich wskaźników ciepła idealna jest metoda bezkontaktowa. Wyświetlacz LCD wyświetla następujące dane:
- rzeczywista temperatura Fahrenheita i Celsjusza;
- temperatury graniczne;
- ładowanie baterii.
Maksymalną dokładność mierzonej zmiennej można osiągnąć tylko wtedy, gdy nie ma interferencji między obiektem a zdalnym instrumentem w postaci par lub ciał stałych pochłaniających ciepło. W przypadku konieczności wykonania pomiarów stopu metalu w kadzi transportowej lub podczas butelkowania, należy przyjąć warunek, że wskaźnik temperatury będzie niższy od rzeczywistego i zostanie określony na podstawie obliczeń.
Aby uniknąć niedokładności tej metody, do pomiaru temperatury metalu używa się innego urządzenia, a mianowicie symulatora ciała doskonale czarnego. Jest zanurzony w stopie i występuje w postaci rury o zamkniętym lub otwartym końcu, wydrążonego stożka lub miseczki wykonanej z metalu ogniotrwałego. Tak czy inaczej, miernik temperatury musi mieć doskonałą odporność na ciepło, odporność chemiczną i doskonałą przewodność cieplną, aby dostarczać wyjątkowo dokładne odczyty.
Pomiar temperatury silnika
Długotrwała eksploatacja, a także okresowe naprawy maszyn i mechanizmów wymagają obecności specjalnego sprzętu, w skład którego wchodzi urządzenie do pomiaru temperatury silnika. Należą do nich termopary, termistory i termometry rozprężne.
Termopary – bardzo poręczne i szerokieurządzenia znane wśród kierowców do pomiaru temperatury powierzchni, uzwojeń i wnęki wewnętrznej silnika. Korzystając z tych czujników temperatury, możesz rejestrować dane nawet w trudno dostępnych obszarach silnika, w rowkach i rdzeniach. Są to dwa izolowane druty z różnych metali z końcami lutowanymi z jednej strony, które są umieszczone w określonym punkcie pomiarowym. Drugie końce są połączone z miliwoltomierzem i termometrem, a suma ich odczytów określa rzeczywistą wartość temperatury.
Termometry rtęciowe i alkoholowe są bardzo wygodne do wykonywania niezbędnych pomiarów w dostępnych miejscach: uzwojenia, otwartej powierzchni różnych części, a także strumienia powietrza wychodzącego (lub wchodzącego) z silnika. Termistory w postaci uzwojenia z drutu miedzianego montowane są jednocześnie w kilku miejscach silnika, włączając je kolejno, pobierając stałe odczyty i określając wartość średnią.
Przyrządy pomocnicze używane do pomiaru temperatury
Spróbujmy zdefiniować, czym jest przemysłowe wtórne urządzenie do pomiaru temperatury. W rzeczywistości to automatyczne urządzenie jest ważnym dodatkiem do głównego miernika, przechwytując i konwertując zarejestrowane wskaźniki do czytelnej postaci. Niezbędna jest realizacja klarownej kontroli, sygnalizacji i terminowej regulacji temperatury w tych wyjątkowych przypadkach, gdy występują odchylenia od parametrów określonych przez warunki pracy. Oddzielnie oddzielone są stacjonarne i przenośne wtórne urządzenia elektryczne.
Zazwyczaj urządzenia wtórnedo pomiaru temperatury posiadają trwałą, stalową obudowę ochronną i są wyposażone w podziałkę. Wartości rejestrowane są według wykresu rejestrowanego z termopar, tensometrów, termometrów oporowych, przetworników i innych urządzeń.
Biorąc pod uwagę różne sposoby prezentacji informacji, urządzenia drugorzędne należy podzielić na rejestrujące i wskazujące, jedno- i wielokanałowe, dwufunkcyjne i jednozakresowe. W obecności mechanizmu sygnalizacyjnego urządzenia te natychmiast wskazują niedopuszczalną zmianę temperatury, która różni się od wymaganej wartości. Pomaga to utrzymać logiczny przebieg wszystkich reakcji i procesów technologicznych, w które są zaangażowane.
Przy całej różnorodności urządzeń, które rejestrują wskaźniki temperatury gazów, cieczy i ciał stałych, należy poważnie podejść do wyboru pożądanego urządzenia. Podstawowymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę, są dopuszczalne granice wartości temperatury, maksymalna odległość, na której można wykonać pomiary (obserwacja), dokładność. I oczywiście brany jest pod uwagę zakres zastosowania konkretnego typu termometru.
