I termometri a gas manometrici consentono di misurare temperature da -150 a +600°C. L'azoto è usato come mezzo di lavoro nei termometri a gas. Prima di riempire l'intero sistema termico del termometro con azoto, il termosistema e il gas devono essere ben asciugati. La lunghezza del capillare di collegamento di questi termometri
A volume costante di gas, la dipendenza della sua pressione dalla temperatura è determinata dall'espressione
dove la pressione del gas in temperatura è il coefficiente termico della pressione del gas, (per un gas ideale e per l'azoto
Quando la temperatura del gas nel bulbo del termometro cambia da 4 a 4, anche la pressione del gas cambierà in base all'espressione
dove è la pressione del gas alla temperatura corrispondente all'inizio e alla fine della scala del termometro.
Sottraendo e sommando a destra dell'equazione (3-2-2) il valore dopo semplici trasformazioni, otteniamo:
Da questa espressione si può vedere che la dimensione della pressione di lavoro nel termosistema di un termometro a gas è direttamente proporzionale al valore della pressione iniziale e al campo di misura del dispositivo. Va notato che con l'aumento della temperatura del bulbo del termometro, il volume del termosistema aumenta principalmente a causa dell'espansione del bulbo e dell'aumento del volume della cavità interna della molla manometrica. Con un aumento della temperatura del gas, e allo stesso tempo della sua pressione, si verifica un flusso parziale di gas dal termocilindro nel capillare e nella molla manometrica. Quando la temperatura del gas nel termocilindro diminuisce,
avviene il processo inverso. Di conseguenza, quando si misura la temperatura con un termometro a gas, la costanza del volume di gas nel termosistema non viene preservata. Pertanto, il rapporto tra la pressione del gas nell'impianto termico e la sua temperatura si discosta leggermente da quello lineare e la pressione effettiva del gas nell'impianto termico a temperatura sarà inferiore a quella calcolata dalla formula (3-2-2). Tuttavia, questa non linearità della dipendenza tra non gioca un ruolo significativo e la scala del termometro a gas risulta essere praticamente uniforme.
Per aumentare la pressione di lavoro (3-2-3), il termosistema del termometro a gas viene riempito di azoto ad una certa pressione iniziale, a seconda del campo di misurazione della temperatura [con il campo di misurazione della pressione iniziale e con il campo di misurazione. Pertanto, le fluttuazioni la pressione atmosferica non influiscono sulle letture del termometro a gas.
Per ridurre la variazione delle letture del termometro del gas causata dalla deviazione della temperatura dell'aria ambiente, nel collegamento del meccanismo di trasmissione è installato un compensatore termobimetallico (Fig. 3-2-1, a e 3-2-3 ), e cercano anche di ridurre il rapporto tra il volume interno della molla e del capillare e il volume del bulbo. Ciò si ottiene aumentando il volume e, di conseguenza, le dimensioni del bulbo. Ad esempio, con una lunghezza capillare da 1,6 alla lunghezza del corpo del bulbo del termometro è uguale, e con una lunghezza capillare fino a, il diametro del bulbo è uguale in entrambi i casi.A causa delle grandi dimensioni del bulbo, il gas i termometri non possono essere usati ovunque.
Tradotto dal greco, significa "misurare il calore". La storia dell'invenzione del termometro risale al 1597, quando Galileo realizzò un termoscopio - una sfera con un tubo saldato - per determinare il grado di riscaldamento dell'acqua. Questo dispositivo non aveva una scala e le sue letture dipendevano dalla pressione atmosferica. Con lo sviluppo della scienza, il termometro è cambiato. Il termometro a liquido fu menzionato per la prima volta nel 1667 e nel 1742 il fisico svedese Celsius creò un termometro con una scala in cui 0 era il punto di congelamento dell'acqua e 100 era il punto di ebollizione.
Usiamo spesso un termometro per determinare la temperatura dell'aria esterna o la temperatura corporea, ma l'uso di un termometro non è affatto limitato a questo. Oggi ci sono molti modi per misurare la temperatura sostanze e termometri moderni sono ancora in fase di miglioramento. Descriviamo i tipi più comuni di misuratori di temperatura.
Il principio di funzionamento di questo tipo di termometro si basa sull'effetto dell'espansione del liquido quando riscaldato. I termometri che utilizzano il mercurio come liquido sono spesso usati in medicina per misurare la temperatura corporea. Nonostante la tossicità del mercurio, il suo utilizzo consente di determinare la temperatura con maggiore precisione rispetto ad altri liquidi, poiché l'espansione del mercurio avviene secondo una legge lineare. In meteorologia vengono utilizzati termometri ad alcol. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il mercurio si addensa a 38°C e non è adatto per misurare temperature più basse. La gamma dei termometri a liquido è in media da 30 ° C a +600 ° C e la precisione non supera il decimo di grado.
termometro a gas
I termometri a gas funzionano secondo lo stesso principio dei termometri a liquido, solo che utilizzano un gas inerte come mezzo di lavoro. Questo tipo di termometro è analogo a un manometro (un dispositivo per misurare la pressione), la cui scala è graduata in unità di temperatura. Il principale vantaggio di un termometro a gas è la capacità di misurare temperature prossime allo zero assoluto (il suo intervallo va da 271 °C a +1000 °C). La massima precisione di misurazione ottenibile è 2*10 -3 °C. Ottenere un'elevata precisione di un termometro a gas è un compito difficile; pertanto, tali termometri non vengono utilizzati nelle misurazioni di laboratorio, ma vengono utilizzati per la determinazione primaria della temperatura di una sostanza.
Questo tipo di termometro funziona per analogia con gas e liquidi. La temperatura della sostanza è determinata in base all'espansione della spirale metallica o della striscia bimetallica. Il termometro meccanico è altamente affidabile e facile da usare. In quanto dispositivi indipendenti, tali termometri non hanno ricevuto un'ampia distribuzione e sono attualmente utilizzati principalmente come dispositivi per la segnalazione e il controllo della temperatura nei sistemi di automazione.
Termometro elettrico (termometro a resistenza)
Il funzionamento di un termometro elettrico si basa sulla dipendenza della resistenza del conduttore dalla temperatura. La resistenza dei metalli aumenta linearmente con l'aumentare della temperatura, motivo per cui i metalli vengono utilizzati per creare questo tipo di termometro. I semiconduttori, rispetto ai metalli, forniscono una maggiore precisione di misurazione, tuttavia i termometri basati su di essi non vengono praticamente prodotti a causa delle difficoltà associate alla classificazione della scala. La gamma delle termoresistenze dipende direttamente dal metallo da lavorare: ad esempio, per il rame va da -50 °C a +180 °C, e per il platino - da -200 °C a +750 °C. I termometri elettrici sono installati come sensori di temperatura in produzione, nei laboratori, su supporti sperimentali. Sono spesso in bundle con altri dispositivi di misurazione.
Chiamato anche termocoppia. Una termocoppia è un contatto tra due diversi conduttori che misurano la temperatura in base all'effetto Seebeck, scoperto nel 1822. Questo effetto consiste nella comparsa di una differenza di potenziale al contatto tra due conduttori in presenza di un gradiente di temperatura tra di loro. Pertanto, una corrente elettrica inizia a fluire attraverso il contatto quando la temperatura cambia. Il vantaggio dei termometri a termocoppia è la loro facilità di esecuzione, l'ampio campo di misura e la possibilità di collegare a terra la giunzione. Tuttavia, ci sono degli svantaggi: la termocoppia è soggetta nel tempo alla corrosione e ad altri processi chimici. Le termocoppie con elettrodi in metalli nobili e loro leghe - platino, platino-rodio, palladio, oro - hanno la massima precisione. Il limite superiore della misurazione della temperatura mediante una termocoppia è 2500 °C, il limite inferiore è di circa -100 °C. La precisione di misura del sensore della termocoppia può raggiungere 0,01 °C. Un termometro a termocoppia è indispensabile nei sistemi di controllo e monitoraggio industriali, nonché nella misurazione della temperatura di sostanze liquide, solide, granulari e porose.
Termometro a fibra ottica
Con lo sviluppo delle tecnologie di produzione della fibra ottica, sono emerse nuove opportunità per il suo utilizzo. I sensori in fibra ottica sono altamente sensibili ai vari cambiamenti nell'ambiente esterno. La minima fluttuazione di temperatura, pressione o tensione della fibra porta a cambiamenti nella propagazione della luce al suo interno. I sensori di temperatura in fibra ottica sono spesso utilizzati per garantire la sicurezza industriale, per allarmi antincendio, monitoraggio della tenuta di contenitori con sostanze infiammabili e tossiche, rilevamento di perdite, ecc. La portata di tali sensori non supera i +400 °C e la massima precisione è 0,1°C.
Termometro a infrarossi (pirometro)
A differenza di tutti i precedenti tipi di termometri, è un dispositivo senza contatto. Puoi leggere di più sui pirometri e le loro caratteristiche in un articolo separato sul nostro sito Web. Un pirometro tecnico è in grado di misurare la temperatura nell'intervallo da 100 °C a 3000 °C, con una precisione di diversi gradi. I termometri a infrarossi sono convenienti non solo in condizioni di produzione. Sono sempre più utilizzati per misurare la temperatura corporea. Ciò è dovuto a molti vantaggi dei pirometri rispetto agli analoghi del mercurio: sicurezza d'uso, elevata precisione, tempo minimo per la misurazione della temperatura.
In conclusione, notiamo che ora è difficile immaginare la vita senza questo dispositivo universale e insostituibile. Semplici termometri si trovano nella vita di tutti i giorni: servono per mantenere la temperatura in ferro da stiro, lavatrice, frigorifero e per misurare la temperatura ambiente. Sensori più complessi sono installati in incubatrici, serre, camere di essiccazione e in produzione.
La scelta di un termometro o di un sensore di temperatura dipende dall'ambito del suo utilizzo, dal campo di misura, dall'accuratezza delle letture e dalle dimensioni complessive. E il resto: tutto dipende dalla tua immaginazione.
Nella FIG. 75c mostra un termometro che misura l'espansione di un gas. Una goccia di mercurio blocca un volume di aria secca in un capillare con un'estremità sigillata. Durante la misurazione, l'intero termometro deve essere immerso nel mezzo. Il movimento di una goccia di mercurio in un capillare indica una variazione del volume del gas; il capillare ha una scala con i segni 0 e 100 per i punti di fusione del ghiaccio e dell'acqua bollente, come con un termometro a mercurio.
Un tale termometro non è adatto per misurazioni molto accurate, vogliamo parlare di un termometro a gas per chiarire l'idea generale. Un termometro di questo tipo è mostrato in Fig. 75b. Il barometro a mercurio AB misura la pressione di un volume costante di gas nel cilindro C. Ma invece di segnare l'altezza della colonna di mercurio nel barometro in termini di pressione, la contrassegniamo con 0 quando il cilindro è nel ghiaccio che si scioglie e 100 quando in acqua bollente, traccio su di essi l'intera scala Celsius. Usando la legge di Boyle, si può mostrare che la scala del termometro mostrata in Fig. 75b dovrebbe essere lo stesso di quello del termometro in FIG. 75 a.
Applicazione del termometro a gas
Durante la calibrazione del termometro a gas mostrato in Fig. 76, immergiamo il cilindro nel ghiaccio fondente e segniamo 0 sulla scala barometrica, quindi ripetiamo tutto il procedimento sostituendo il ghiaccio con acqua bollente; otteniamo un punteggio di 100. Utilizzando la scala così definita, costruiamo un grafico della pressione rispetto alla temperatura. (Se lo desideri, la pressione può essere espressa in unità dell'altezza della colonna di mercurio.) Quindi traccia una linea retta attraverso i punti O e 100 e, se necessario, continua. Questa sarà una linea retta che definisce la temperatura sulla scala dei gas e fornisce i valori standard di 0 e 100 nei punti di fusione del ghiaccio e dell'acqua bollente.Ora un termometro a gas ci permetterà di misurare la temperatura se conosciamo la pressione del gas nella bombola a questa temperatura. La linea tratteggiata in Fig. 76 mostra come trovare la temperatura dell'acqua alla quale la pressione del gas è 0,6 mHg.
Dopo aver scelto un termometro a gas come standard, possiamo confrontare mercurio e glicerina con esso. Quindi si è riscontrato che l'espansione della maggior parte dei liquidi, a seconda della temperatura misurata da un termometro a gas, è alquanto non lineare.Le letture dei due tipi di termometri divergevano tra i punti 0 e 100, accordo in cui si ottiene per definizione. Ma il mercurio, stranamente, dà una linea quasi retta. Ora possiamo formulare la "dignità" del mercurio: "Sulla scala della temperatura del gas, il mercurio si espande in modo uniforme". misurare la temperatura.
Esistono molti tipi di termometri. Ogni tipo ha le sue caratteristiche e vantaggi. Uno dei contatori più popolari è un termometro a gas. Questo dispositivo si distingue per la sua praticità e durata nel funzionamento. Questi dispositivi sono realizzati principalmente in vetro o quarzo, quindi la temperatura che misura dovrebbe essere bassa o non troppo alta. I modelli moderni differiscono dai loro predecessori, ma non ci sono cambiamenti fondamentali nel funzionamento dei nuovi dispositivi.
Peculiarità
Un termometro a gas è un analogo di un manometro (manometro). Spesso vengono utilizzati misuratori a volume costante. In tali dispositivi, la temperatura del gas varia a seconda della pressione. Il limite di un tale termometro è 1.300 K. I tipi di termometri presentati sono molto richiesti. Inoltre, sul mercato moderno vengono presentati nuovi modelli migliorati.
Il principio di funzionamento di un termometro a gas è identico a un misuratore di liquidi e si basa sull'effetto dell'espansione di un liquido quando riscaldato, qui come sostanza di lavoro viene utilizzato solo un gas inerte.
Vantaggi
Il dispositivo consente di misurare la temperatura nell'intervallo da 270 a 1.000 gradi. Vale anche la pena notare l'elevata precisione del dispositivo. Il termometro a gas ha un punto di forza: l'affidabilità. In termini di costo, i dispositivi sono abbastanza democratici, ma il prezzo dipenderà dal produttore e dalla qualità del dispositivo. Quando si acquista un dispositivo, è meglio non risparmiare denaro e acquistare un'opzione di altissima qualità che sarà precisa nel funzionamento e durerà il più a lungo ed efficiente possibile.
Ambito di applicazione
Il contatore del gas viene utilizzato per determinare la temperatura delle sostanze. Può essere utilizzato in laboratori specializzati. Il risultato più accurato viene mostrato quando la sostanza è elio o idrogeno. Inoltre, questo tipo di termometro viene utilizzato per misurare il funzionamento di altri dispositivi.
Spesso per il coefficiente viriale vengono utilizzati termometri a gas a volume costante. Questo tipo di termometro può essere utilizzato anche per misure relative con doppio strumento.
Un termometro a gas viene utilizzato principalmente per misurare la temperatura di determinate sostanze. Questo dispositivo è ampiamente richiesto nel campo della fisica e della chimica. Quando si utilizza un termometro per gas di alta qualità, è garantita un'elevata precisione. Questo tipo di misuratore di temperatura è molto facile da usare.
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In generale, Termometro- un dispositivo per misurare la temperatura attuale. Galileo è considerato l'inventore del termometro: nei suoi stessi scritti non c'è descrizione di questo dispositivo, ma è noto che già nel 1597 realizzò un dispositivo somigliante a un termometro. Lo schema del prototipo del termometro era il seguente: si trattava di un recipiente con un tubo contenente aria, separato dall'atmosfera da una colonna d'acqua; ha cambiato le sue letture sia dai cambiamenti di temperatura che da quelli della pressione atmosferica. Nel 18 ° secolo, il termometro ad aria è stato migliorato. La forma moderna del termometro fu data dallo scienziato Fahrenheit, che descrisse il suo metodo per realizzare un termometro nel 1723. Inizialmente, riempì i suoi tubi di alcol e solo alla fine della sua ricerca passò al mercurio. Gli ultimi punti permanenti di fusione del ghiaccio e dell'acqua bollente furono stabiliti dal fisico svedese Celsius nel 1742. Le copie sopravvissute dei termometri Fahrenheit e Celsius si distinguono per la loro meticolosa lavorazione.
Esistono numerosi tipi di termometri: termometri elettronici, digitali, termometri a resistenza, termometri bimetallici, termometri a infrarossi (termometri IR), termometri remoti, termometri a elettrocontatto. E, naturalmente, i più popolari sono i termometri ad alcol e mercurio. Oltre ai termometri, sono ampiamente disponibili per la vendita telai per termometri, termometri manometrici (termomanometri), pirometri portatili, igrometri, termometri, termometri, barometri, tonometri, termometri, termocoppie e altre apparecchiature.
La domanda su dove acquistare un termometro ora non vale praticamente la pena. Viene presentata sul mercato la più ampia gamma di termometri per vari scopi, compresi quelli domestici: termometri da esterno per qualsiasi finestra (sia in legno che in plastica), termometri da ambiente per la casa e l'ufficio, termometri per bagni e saune. Puoi acquistare termometri per l'acqua, per il tè, anche per vino e birra, per un acquario, termometri speciali per il terreno, per incubatrici, termometri per facciate e per auto. Ci sono termometri per frigoriferi, congelatori e cantine. In una parola, c'è tutto! Il prezzo dipende dal tipo di termometro. La fascia di prezzo è ampia quanto la gamma di tipi di termometri. Molte aziende sono impegnate nella vendita all'ingrosso e al dettaglio di termometri di produttori russi e stranieri, ci sono negozi specializzati e negozi online che vendono questi dispositivi e sono in grado di soddisfare la necessità di dispositivi di quasi ogni tipo di questo tipo. Il più popolare è la produzione e la vendita di semplici modelli di apparecchiature di misurazione. I prezzi per tali dispositivi sono più che convenienti. Un'ampia gamma di apparecchiature di controllo e misurazione della temperatura e soluzioni complete nel campo della metrologia sono ora offerte non solo a Mosca, ma in molte grandi città della Russia.
L'installazione di un termometro, di regola, non è tecnologicamente complicata. Ma non dimenticare che il fissaggio affidabile e duraturo del termometro è garantito solo dall'installazione eseguita secondo tutte le regole, non trascurarlo. Ricorda inoltre che il termometro è un dispositivo inerziale e il tempo di assestamento per le sue letture è di 10 - 20 minuti, a seconda della precisione richiesta. Pertanto, non dovresti aspettarti che il termometro cambi le sue letture non appena lo estrai dalla confezione o lo installi.
- liquido
Un termometro per liquidi è solitamente un termometro di vetro (termometro di vetro) che può essere visto quasi ovunque. I termometri per liquidi sono sia domestici che tecnici (termometro TTZh - termometro liquido tecnico). Il termometro per liquidi funziona secondo uno schema semplice: il volume del liquido all'interno del termometro cambia al variare della temperatura intorno ad esso. Il liquido nel termometro occupa un volume minore del capillare a bassa temperatura e ad alta temperatura il liquido nella colonna del termometro inizia ad aumentare di volume, espandendosi e salendo. In genere, i termometri a liquido utilizzano alcol o mercurio. La temperatura misurata da un termometro per liquidi viene convertita in un movimento lineare del liquido, la scala viene applicata direttamente sulla superficie del capillare o fissata ad esso dall'esterno. La sensibilità del termometro dipende dalla differenza dei coefficienti di espansione volumetrica del liquido termometrico e del vetro, dal volume del serbatoio e dal diametro del capillare. La sensibilità del termometro di solito si trova nell'intervallo 0,4 ... 5 mm / C (per alcuni termometri speciali 100 ... 200 mm / ° C). I termometri tecnici in vetro liquido vengono utilizzati per misurare temperature da -30 a 600°C. Quando si monta un termometro per liquidi tecnici in vetro, è spesso collocato in un telaio metallico protettivo per isolare il dispositivo dal mezzo da misurare. Per ridurre l'inerzia della misurazione, l'olio motore viene versato nello spazio anulare tra il termometro e la parete del telaio quando si misurano temperature fino a 150 ° C; quando si misurano temperature più elevate, la limatura di rame viene versata nello spazio vuoto. Come qualsiasi altro strumento di precisione, i termometri tecnici industriali richiedono una verifica regolare. - Misura
L'azione dei termometri manometrici si basa sulla variazione di pressione di un gas, vapore o liquido in un volume chiuso con una variazione di temperatura. Il termometro manometrico è costituito da un termocilindro, un capillare flessibile e il manometro stesso. A seconda della sostanza di riempimento, i termometri manometrici si dividono in gas (termometro TPG, termometro TDG, ecc.), Vapore-liquido (termometro TPP) e liquido (termometro TPZh, termometro TDZh, ecc.). L'area di misurazione della temperatura mediante termometri manometrici varia da -60 a +600°C.
Il bulbo di un termometro manometrico è posto nel mezzo da misurare. Quando il bulbo viene riscaldato all'interno di un volume chiuso, la pressione aumenta, che viene misurata da un manometro. La scala del manometro è calibrata in unità di temperatura. Il capillare è solitamente un tubo di ottone con un diametro interno di frazioni di millimetro. Ciò consente di rimuovere il manometro dal luogo di installazione del bulbo a una distanza fino a 40 M. Il capillare è protetto per tutta la sua lunghezza da una guaina in nastro d'acciaio.
I termometri manometrici possono essere utilizzati in aree pericolose. Se è necessario trasmettere i risultati di misura su una distanza superiore a 40 m, i termometri manometrici sono dotati di trasduttori intermedi con segnali pneumatici o elettrici ad uscita unificata, stiamo parlando dei cosiddetti termometri remoti.
I più vulnerabili nella progettazione dei termometri manometrici sono i punti di attacco del capillare al bulbo e al manometro. Pertanto, specialisti appositamente formati dovrebbero installare e mantenere tali dispositivi. - resistenza
L'azione delle termoresistenze si basa sulla proprietà dei corpi di modificare la resistenza elettrica al variare della temperatura. Nei termometri metallici, la resistenza aumenta in modo quasi lineare all'aumentare della temperatura. Nelle termoresistenze a semiconduttore, invece, diminuisce.
I termometri a resistenza in metallo sono realizzati con un sottile filo di rame o platino posto in una custodia elettricamente isolante. La dipendenza della resistenza elettrica dalla temperatura (per i termometri in rame l'intervallo va da -50 a +180 C, per il platino l'intervallo è da -200 a +750 C) è molto stabile e riproducibile. Ciò garantisce l'intercambiabilità delle termoresistenze. Per proteggere le termoresistenze dall'influenza del fluido misurato, vengono utilizzate coperture di protezione. L'industria della strumentazione produce numerose modifiche di coperture di protezione progettate per il funzionamento di termometri a diverse pressioni (da quella atmosferica a 500-105 Pa), diversa aggressività del mezzo da misurare, con diversa inerzia (da 40 s a 4 min) e profondità di immersione (da 70 a 2000 mm) .
I termometri a resistenza a semiconduttore (termistori) sono usati raramente nell'industria per le misurazioni, sebbene la loro sensibilità sia molto superiore a quella dei termometri a resistenza a filo. Questo perché le caratteristiche calibrate dei termistori differiscono notevolmente tra loro, rendendone difficile l'interscambio.
I termometri a resistenza sono convertitori primari con un segnale conveniente per la trasmissione remota: la resistenza elettrica; per misurare tale segnale vengono solitamente utilizzati ponti bilanciati automatici. Se necessario, il segnale di uscita della termoresistenza può essere convertito in un segnale unificato. A tale scopo, nel circuito di misura è incluso un convertitore intermedio. In questo caso, il dispositivo di misurazione sarà un dispositivo per misurare la corrente continua. - Termoelettrico
Il principio di funzionamento dei termometri termoelettrici si basa sulla proprietà di due conduttori dissimili di creare una forza termoelettromotrice quando il punto della loro connessione, la giunzione, viene riscaldato. I conduttori in questo caso sono chiamati termoelettrodi e l'intero dispositivo è chiamato termocoppia. Il valore della forza termoelettromotrice di una termocoppia dipende dal materiale dei termoelettrodi e dalla differenza di temperatura tra la giunzione calda e le giunzioni fredde. Pertanto, quando si misura la temperatura della giunzione calda, la temperatura delle giunzioni fredde viene stabilizzata o viene introdotta una correzione per la sua variazione.
In condizioni industriali, la stabilizzazione della temperatura delle giunzioni fredde di una termocoppia è difficile, pertanto viene solitamente utilizzato il secondo metodo: introducono automaticamente una correzione per la temperatura delle giunzioni fredde. Per questo viene utilizzato un ponte sbilanciato, collegato in serie con una termocoppia. Un resistore di rame è incluso in un braccio di tale ponte, situato vicino alle giunzioni fredde. Quando la temperatura delle giunzioni fredde della termocoppia cambia, la resistenza del resistore e la tensione di uscita del ponte sbilanciato cambiano. Il ponte è selezionato in modo tale che la variazione di tensione sia uguale in grandezza e di segno opposto alla variazione della forza termoelettromotrice della termocoppia dovuta alle fluttuazioni della temperatura delle giunzioni fredde.
Le termocoppie sono convertitori di temperatura primari in forza termoelettromotrice, un segnale conveniente per la trasmissione remota. Pertanto, un dispositivo di misura per misurare la forza termoelettromotrice della termocoppia può essere immediatamente incluso nel circuito di misura dietro la termocoppia. In genere vengono utilizzati potenziometri automatici.
Se la forza termoelettromotrice della termocoppia viene convertita in un segnale unificato da un convertitore intermedio, la temperatura delle giunzioni fredde viene compensata da un ponte sbilanciato, che fa parte del convertitore.
Una resistenza di rame è inserita in un potenziometro o in un convertitore intermedio. Pertanto, anche le giunzioni fredde della termocoppia devono trovarsi lì. In questo caso, la lunghezza della termocoppia dovrebbe essere uguale alla distanza dal luogo di misurazione della temperatura al luogo in cui è installato il dispositivo. Una tale condizione è praticamente impossibile, poiché i termoelettrodi della termocoppia (cavo rigido) sono scomodi per l'installazione. Pertanto, per collegare la termocoppia al dispositivo, vengono utilizzati fili di collegamento speciali, simili nelle proprietà termoelettriche ai termoelettrodi della termocoppia. Tali fili sono chiamati compensazione. Con il loro aiuto, le giunzioni fredde della termocoppia vengono trasferite allo strumento di misura o al trasmettitore.
Nell'industria vengono utilizzate varie termocoppie, i cui termoelettrodi sono costituiti sia da metalli puri (platino), sia da leghe di cromo e nichel (chromel), rame e nichel (kopel), alluminio e nichel (alumel), platino e rodio (platino-rodio), tungsteno e renio (tungsteno-renio). I materiali dei termoelettrodi determinano il valore limite della temperatura misurata. Le coppie di termoelettrodi più comuni formano termocoppie standard: chromel-copel (temperatura limite 600°C), chromel-alumel (temperatura limite 1000°C), platino-platino (temperatura limite 1600°C) e tungsteno-renio con 5% renio- tungsteno-renio con il 20 % di renio (limite di temperatura 2200°C). Le termocoppie industriali sono caratterizzate da elevate caratteristiche di stabilità, che ne consentono la sostituzione senza alcun riaggiustamento di altri elementi del circuito di misura.
Le termocoppie, come le termoresistenze, sono installate in custodie protettive, su cui è indicato il tipo di termocoppia. Per le termocoppie ad alta temperatura vengono utilizzate coperture protettive in materiali resistenti al calore: porcellana, ossido di alluminio, carburo di silicio, ecc. - Elettronico
Se hai bisogno di controllare la temperatura, ad esempio, nel seminterrato della casa, in soffitta o in qualsiasi ripostiglio, è improbabile che un termometro a mercurio o alcol convenzionale funzioni. È abbastanza scomodo lasciare periodicamente la stanza per guardare la sua scala.
Più adatto in questi casi è un termometro elettronico, che consente di misurare la temperatura a distanza, a distanze di centinaia di metri. Inoltre, nella stanza controllata sarà posizionato solo un sensore sensibile alla temperatura in miniatura e in una stanza in un luogo ben visibile: un indicatore a puntatore, sulla scala della quale viene misurata la temperatura. La linea di collegamento tra il sensore e il dispositivo indicatore può essere realizzata sia con un filo schermato che con un cavo elettrico a due fili. Naturalmente, un termometro elettronico non è una novità dell'elettronica moderna. Ma nella maggior parte dei casi, l'elemento sensibile alla temperatura nelle prime versioni di tali termometri era un termistore, che ha una dipendenza non lineare della resistenza dalla temperatura ambiente. E questo è meno conveniente, dal momento che il comparatore doveva essere dotato di una speciale scala non lineare ottenuta durante la calibrazione del dispositivo tramite un termometro di riferimento.
Ora nei termometri elettronici, un diodo al silicio viene utilizzato come elemento sensibile alla temperatura, la cui dipendenza dalla tensione diretta (cioè la caduta di tensione attraverso il diodo quando una corrente continua scorre attraverso di esso - dall'anodo al catodo) di cui è lineare in un'ampia gamma di variazioni della temperatura ambiente. In questa versione non è necessaria una graduazione speciale della scala del comparatore.
Il principio di funzionamento di un termometro elettronico può essere compreso richiamando il noto circuito di misura a ponte formato da quattro resistori, con un indicatore a lancetta compreso in una diagonale e una tensione di alimentazione applicata all'altra diagonale. Quando la resistenza di uno dei resistori cambia, una corrente inizia a fluire attraverso il comparatore.
I termometri elettronici sono in grado di misurare temperature nell'intervallo da -50 a 100 C. Il termometro elettronico è alimentato da una tensione stabile, che si ottiene inserendo una batteria nel circuito. - Elettrocontatto
I termometri a elettrocontatto sono progettati per segnalare una temperatura predeterminata e per accendere o spegnere l'apparecchiatura corrispondente al raggiungimento di tale temperatura. I termometri a elettrocontatto possono funzionare in sistemi per mantenere una temperatura costante (impostata) da -35 a +300°C in varie installazioni industriali, di laboratorio, elettriche e di altro tipo.
Questi dispositivi sono fabbricati in base alle condizioni tecniche dell'impresa. In generale i termometri a elettrocontatto si dividono strutturalmente in 2 tipologie:
termometri con temperatura di contatto variabile (impostata), termometri con temperatura di contatto costante (impostata) (i cosiddetti termocontattori).
I termometri a elettrocontatto del tipo TPK con contatto variabile sono realizzati con una scala incorporata. Una lastra in vetro color latte con divisioni della scala e digitalizzazione applicata consente il controllo visivo delle condizioni di temperatura negli impianti.
I contattori termici sono costituiti da un enorme tubo capillare e hanno uno o due contatti di lavoro, ad es. una o due temperature di contatto fisse. Sono utilizzati quando sono immersi nel mezzo misurato fino al contatto di collegamento (inferiore).
I termometri hanno un dispositivo magnetico, con l'aiuto del quale il punto di contatto di lavoro cambia nell'intervallo dell'intero intervallo di temperatura.
I termometri a elettrocontatto e i contattori termici funzionano in circuiti CC e CA in modalità antiscintilla. Il carico elettrico consentito sui contatti di questi dispositivi non è superiore a 1 W con una tensione fino a 220 V e una forza di corrente di 0,04 A. Per l'inclusione nel circuito elettrico, i contattori termici sono dotati di conduttori flessibili saldati. I termometri sono collegati al circuito tramite contatti sotto un coperchio rimovibile. - Digitale
Il digitale, come qualsiasi altro termometro, è un dispositivo progettato per misurare la temperatura. Il vantaggio dei termometri digitali è che sono di piccole dimensioni e hanno un'ampia gamma di temperature misurate a seconda dei sensori di temperatura esterni utilizzati. I sensori di temperatura esterni possono essere sia termocoppie di vario tipo che termometri a resistenza, avere varie forme e applicazioni. Ad esempio, sono presenti sensori di temperatura esterni per corpi gassosi, liquidi e solidi. I termometri digitali sono strumenti ad alta precisione e ad alta velocità. Il termometro digitale si basa su un convertitore analogico-digitale che opera secondo il principio della modulazione. I parametri del termometro in termini di errore di misura sono interamente determinati dai sensori. I termometri digitali possono essere utilizzati per scopi domestici e per controllare i processi tecnologici nell'edilizia, compresa la costruzione di strade, nonché nell'edilizia, nell'agricoltura, nella lavorazione del legno, nell'industria alimentare e in altri settori. I termometri digitali hanno una memoria di misurazione e possono fornire diverse modalità di osservazione. - Condensazione
I termometri a condensazione realizzano la dipendenza dell'elasticità dei vapori saturi di un liquido a basso punto di ebollizione dalla temperatura. Poiché queste dipendenze per i liquidi utilizzati (cloruro di metile, etere etilico, cloruro di etile, acetone, ecc.) non sono lineari, anche le scale del termometro sono irregolari. Tuttavia, questi dispositivi hanno una sensibilità maggiore rispetto, ad esempio, a quelli a gas liquido. Nei termometri a condensazione, la pressione del vapore saturo viene misurata sopra la superficie di un liquido che non riempie completamente il sistema termico, perché. la variazione di pressione è sproporzionata: gli strumenti hanno scale irregolari. Limiti di misura da -25 a 300 C. - Gas
Il principio di funzionamento di un termometro a gas si basa sulla dipendenza tra la temperatura e la pressione di una sostanza termometrica (di lavoro), che non è in grado di espandersi liberamente quando riscaldata. I termometri manometrici a gas si basano sulla dipendenza della temperatura e della pressione del gas racchiuso in un sistema termico ermeticamente chiuso. Nei termometri a gas (solitamente a volume costante), la variazione di temperatura è direttamente proporzionale alla pressione nell'intervallo di temperature misurate da - 120 a 600 ° C. Le moderne scale di temperatura si basano sulla misurazione della temperatura con termometri a gas. Il processo di misurazione consiste nel portare la bombola del gas in uno stato di equilibrio termico con il calore di cui si sta misurando la temperatura, e nel ripristinare il volume originario del gas. Un termometro a gas ad alta precisione è un dispositivo piuttosto complesso. Occorre tenere conto dell'imperfezione del gas, della dilatazione termica della bombola e del tubo di raccordo, della variazione della composizione del gas all'interno della bombola (assorbimento e diffusione dei gas), della variazione di temperatura lungo il raccordo tubo.
Vantaggi: la scala del dispositivo è quasi uniforme.
Svantaggi: inerzia relativamente grande e grandi dimensioni del bulbo. - alcolico
Il termometro ad alcool appartiene ai termometri ad espansione ed è una sottospecie del termometro a liquido. Il principio di funzionamento di un termometro ad alcol si basa sulla variazione del volume di liquidi e solidi durante la misurazione della temperatura. Pertanto, questo termometro utilizza la capacità di un liquido racchiuso in un bulbo di vetro di espandersi e contrarsi. Tipicamente, un tubo capillare di vetro termina con un'espansione sferica che funge da serbatoio per il liquido. La sensibilità di un tale termometro è inversamente correlata all'area della sezione trasversale del capillare e direttamente proporzionale al volume del serbatoio e alla differenza dei coefficienti di espansione di un determinato liquido e vetro. Pertanto, i termometri sensibili hanno grandi serbatoi e tubi sottili e i liquidi utilizzati in essi si espandono molto più velocemente all'aumentare della temperatura rispetto al vetro. L'alcol etilico viene utilizzato nei termometri progettati per misurare le basse temperature. La precisione del termometro ad alcool di vetro standard testato è di ± 0,05 ° C. La causa principale dell'errore è associata a cambiamenti irreversibili graduali delle proprietà elastiche del vetro. Portano ad una diminuzione del volume del bicchiere e ad un aumento del punto di riferimento. Inoltre, possono verificarsi errori a causa di letture errate o per il posizionamento del termometro in un luogo in cui la temperatura non corrisponde alla reale temperatura dell'aria. Ulteriori errori possono verificarsi a causa delle forze di coesione tra l'alcol e le pareti di vetro del tubo, così che quando la temperatura scende rapidamente, parte del liquido viene trattenuto sulle pareti. Inoltre, l'alcol alla luce ne riduce il volume. - bimetallico
La loro struttura si basa sulla differenza di dilatazione termica delle sostanze di cui sono composte le lastre degli elementi sensibili applicati. I termometri bimetallici vengono utilizzati per misurare la temperatura in mezzi liquidi e gassosi, anche su navi marittime e fluviali, centrali nucleari.
Nel caso generale, un termometro bimetallico è costituito da due sottili strisce di metallo, come rame e ferro, che si espandono in modo disuguale quando riscaldate. Le superfici piatte dei nastri si adattano perfettamente l'una all'altra. Un tale sistema bimetallico è attorcigliato a spirale, una delle estremità di questa spirale è rigidamente fissata. Quando riscaldate o raffreddate, le spirali del nastro fatte di metalli diversi si espandono o si contraggono in modo diverso. Di conseguenza, la spirale si svolge o si attorciglia più strettamente. Dal puntatore, che è attaccato all'estremità libera della spirale, si può giudicare l'entità dei cambiamenti. Un esempio di termometro bimetallico è un termometro da ambiente con quadrante rotondo. - Quarzo
I termometri al quarzo si basano sulla dipendenza dalla temperatura della frequenza di risonanza del quarzo piezoelettrico. Il sensore di un termometro al quarzo è un risonatore di cristallo realizzato sotto forma di un sottile disco o lente, posto in un involucro sigillato riempito di elio ad una pressione di circa 0,1 mm RT per una migliore conduttività termica. Arte. (il diametro della custodia è di 7-10 mm). Nella parte centrale della lente o del disco vengono applicati elettrodi di eccitazione dorati e i supporti (derivazioni) si trovano alla periferia.
L'accuratezza e la riproducibilità delle letture sono determinate principalmente dalla variazione di frequenza e dal fattore di qualità del risonatore, che diminuisce durante il funzionamento a causa dello sviluppo di microfessure dovute al riscaldamento e al raffreddamento periodici.
Il circuito misurato di un termometro al quarzo è costituito da un sensore incluso nel circuito di feedback positivo dell'amplificatore e da un frequenzimetro. Uno svantaggio significativo dei termometri al quarzo è la loro inerzia, che è di pochi secondi, e l'instabilità di funzionamento a temperature superiori a 100 C a causa della crescente irriproducibilità.
