Вопросы для самопроверки. 2. Измерение температур

Градуировочной характеристикой средств измерения называют зависимость между значениями на выходе и входе прибора. Такая характеристика составляется обычно в виде таблиц, графиков или формул и используется при изготовлении отсчетного устройства прибора.

Юстировкой называют совокупность операций по доведению погрешностей средств измерений до значений, соответствующих техническим требованиям.

Библиографический список: [8, с. 6-15]; [11, с. 6-7]; [13, с. 5-30].

Пример 1. Какую наибольшую абсолютную погрешность можно ожидать при измерении давления около 40 МПа, если использовать для этих целей манометр класса точности 1, 5 со шкалой 0 – 160 МПа?

Решение. У прибора с указанными характеристиками допускаемую основную погрешность показаний в абсолютных единицах, независимо от измеряемой величины, можно определить по формуле (1. 4).

Δ = 1, 5· 160/100 = 2, 4 МПа.

Вопросы для самопроверки

1. Что представляет собой измерение?

2. Что такое измерительная техника?

3. Какие виды погрешностей вы знаете?

4. Назовите виды измерений.

5. Что такое градуировка и юстировка?

6. Что включает в себя понятие “технологические измерения”?

2. Измерение температур

Общие сведения по измерению температур. Термометры стеклянные. Манометрические термометры. Термопреобразователи сопротивления. Термоэлектрические преобразователи. Средства измерения температуры по излучению. Вспомогательные материалы и устройства. Особенности измерения температур.

Методические указания

Температура – это физическая величина, которая характеризует степень нагрева тела.

Существующие методы измерения температуры основаны на использовании однозначной взаимосвязи между температурой и другой физической величиной, измеряемой непосредственно.

Для приведения в соответствие значений температуры, измеренной различными средствами измерения в различных точках земного шара, была создана международная практическая температурная шкала (МПТШ).

Согласно МПТШ основной температурой является термодинамическая температура Т, единица которой кельвин (К). На практике часто применяется температура Цельсия, единица которой – градус Цельсия (⁰С).

, (2. 1)

где Т_о = 273, 15 К.

В ряде стран до сих пор применяются температурные шкалы Фаренгейта (⁰F), Ренкина (⁰R^!) и иногда Реомюра (⁰R).

Средство измерений температуры, предназначенное для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблюдателем, автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления, называется термометром.

Термопреобразователем называют средство измерения для выработки сигнала температурной информации в форме, удобной для дальнейшего использования, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Средство измерения температуры по тепловому электромагнитному излучению называется пирометром.

Для измерения температур применяются контактные и бесконтактные методы.

Для реализации контактных методов измерения применяются термометры расширения (стеклянные, жидкостные, манометрические, биметаллические и дилатометрические), термопреобразователи сопротивления (проводниковые и полупроводниковые) и термоэлектрические преобразователи.

Бесконтактные измерения температуры осуществляются пирометрами (квазимонохроматическими, спектрального отношения и полного излучения).

В табл. 2. 1. приведены наиболее распространенные в промышленности средства измерения температуры и указаны пределы их применения.

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на зависимости объемного расширения жидкости от температуры.

По своей конструкции стеклянные термометры бывают палочные и со шкалой, вложенной внутрь стеклянной оболочки.

Основными элементами конструкции являются резервуар с припаянным к нему капилляром, заполненный частично термометрической жидкостью, и шкала.

В табл. 2. 2. приведены некоторые термометрические жидкости и их характеристики.

Таблица 2. 1

Пределы применения промышленных средств измерения температуры

Тип средства измерения	Разновидность средства измерения	Предел длительного применения
Тип средства измерения	Разновидность средства измерения	нижний	верхний
Термометры расширения	Жидкостные стеклянные Манометрические	- 200 - 200 (- 272)
Термопреобразователи сопротивления	Металлические (проводниковые) Полупроводниковые	- 260 - 272
Термоэлектрические преобразователи	Термоэлектрические преобразователи	- 200 (- 270)	2200 (2800)
Пирометры	Квазимонохроматические Спектрального отношения Полного излучения	- 50	6000 (100000)

Среди жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные стеклянные термометры.

Стеклянные термометры отличаются высокой точностью, простотой устройства и дешевизной. Однако они хрупки, как правило, не ремонтнопригодны, не могут передавать показания на расстояние.

Принцип действия манометрических термометров основан на изменении давления (объема) рабочего вещества в замкнутом объеме в зависимости от температуры чувствительного элемента.

Основными частями манометрических термометров являются термобаллон (чувствительный элемент), капилляр и деформационный манометрический преобразователь, связанный со стрелкой прибора.

По принципу действия различаются газовые, жидкостные и конденсационные манометрические термометры.

Газовые и жидкостные имеют линейную шкалу. У конденсационных – шкала нелинейная.

Манометрические термометры выпускаются на температуры от – 200 до 600 ⁰С.

Главным достоинством этих термометров является возможность их применения в пожаро- и взрывоопасных условиях любых категорий, обладают хорошей вибростойкостью.

К числу недостатков следует отнести невысокую точность и большие размеры чувствительного элемента.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на свойстве проводника (или полупроводника) изменять свое сопротивление с температурой.

Основными частями термопреобразователя сопротивления являются чувствительный элемент, защитная аппаратура и головка преобразователя