Thermometer.types, устройство и объектив

Температуру воды, топлива, масла, пара и газа измеряют термометрами. Принцип их действия основан на изменении свойств тел при изменении их температуры.

В зависимости от физических свойств тел, используемых в термометрах, последние подразделяют на:

– термометры расширения;

– манометрические термометры сопротивления;

– термоэлектрические термометры.

Термометрами расширения измеряют температуру среды от 200 °С до 500°С, манометрическими от 130°С до 550°С, термометрами сопротивления от 200°С до 500°С, термоэлектрическими – от 200°С до 1600°С.

Обычно приборы, измеряющие температуру в пределах до 500÷600°С, называют термометрами, а приборы, пределы измерения температуры которыми выше 600°С – пирометрами.

Термометры расширения. Принцип их действия основан на различии температурных коэффициентов теплового расширения разных тел. Термометры расширения бывают жидкостные, биметаллические и дилатометрические.

На судах речного флота применяют в основном жидкостные и биметаллические термометры расширения. Принцип работы жидкостных термометров основан на свойстве теплового расширения ртути, этилового спирта и других жидкостей, заключенных в стеклянную трубку. Для измерения температуры в судовых условиях в качестве жидкостных используют в основном ртутные термометры.

Температура кипения жидкости, как известно, повышается с ростом давления, поэтому для увеличения верхнего предела измерения температур пространство над ртутью в стеклянной трубке (капилляре) заполняют азотом под давлением до 2 МПа, Верхний конец трубки запаян, а нижний имеет форму расширяющегося резервуара.

Ртутные жидкостные термометры выпускают прямыми и угловыми. В зависимости от предела измерения температуры они имеют номера от первого до одиннадцатого. Наибольший номер соответствует наибольшему пределу измерения. Металлические оправы стеклянных трубок бывают прямыми (рис 18, а) и угловыми (рис. 18, б). Для измерения температуры и сигнализации о достижении ею предельных значений применяют электроконтактные ртутные термометры (рис. 18, в).

В пределах измеряемых температур до 100°С относительная погрешность результатов измерений ртутных термометров не превышает ±2÷4%. Ртутные термометры сравнительно дешевы, просты по устройству, их легко монтировать на объектах измерения. Недостатки таких термометров – небольшая механическая прочность, некоторое неудобство отсчетов по шкале и низкая чувствительность при быстрых изменениях температуры.

Биметаллические термометры (рис. 19) представляют собой пружину, составленную из двух спаянных между собой металлов, например инвара (сплава железа с никелем) и латуни, с разными температурными коэффициентами теплового расширения.

Пружина 2 может быть плоской (рис. 19, а) или спиральной (рис. 19, б). При нагревании разнородные металлы удлиняются неодинаково, что вызывает изгиб плоской или скручивание спиральной пружины и перемещение стрелки по шкале 1. Биметаллические термометры просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Их недостаток заключается в том, что при перегреве измерительный механизм быстро выходит из строя. В судовых условиях биметаллические термометры используют в основном как дистанционные с электрической или механической передачей сигналов.

Манометрические термометры. Принцип их действия основан на зависимости давления термометрического вещества от его температуры. Термометр (рис. 20) состоит из термобаллона 3, манометра 1 и соединяющей их капиллярной трубки 2. Термобаллон заполняют жидкостью (ртутью, ксилолом, метиловым спиртом) или инертным газом (обычно азотом) и помещают в среду, температуру которой измеряют.

При нагревании баллона давление в его внутренней полости повышается и стрелка манометра 1 поворачивается на соответствующий этому давлению угол. Изменение давления жидкости или газа в термобаллоне прямо пропорционально изменению температуры среды, в связи, с чем шкалу манометра градуируют в градусах Цельсия.

В зависимости от типа заполнителя манометрическими термометрами измеряют температуру от 130°С до 550°С. Относительная погрешность результатов измерений таких приборов не превышает ±2%, а точность показаний зависит от температуры среды, в которой находятся капиллярная трубка и манометр. Эти термометры широко применяют на судах в системах контроля параметров работы СЭУ, для регистрации и дистанционной передачи показаний на расстояния до 60 м.

Термометры сопротивления. Принцип их действия основан на зависимости электрического сопротивления металла от температуры. Для измерения температуры среды в нее помещают термистор, через который пропускают ток; по изменению сопротивления термистора судят о его температуре, а следовательно, и температуре среды. В качестве термоэлектрического сопротивления прибора (рис. 21) обычно используют тонкий медный или платиновый (для измерения более высоких температур) термистор.

Термистор наматывают на специальный каркас из изоляционного теплостойкого материала (обычно слюда), помещают в защитный чехол 5 и включают в цепь уравновешенного электрического моста 1—2—3—4. Изменение температуры среды приводит к нарушению равновесия моста, и на зажимах 1 и 3 возникает разность потенциалов, измеряемая вольтметром V, градуированным в градусах Цельсия.

Термометрами сопротивления измеряют температуру среды от 200°С до 500°С, по устройству они сложнее манометрических термометров, требуют дополнительного источника питания, однако обладают высокой чувствительностью и практически обеспечивают дистанционную передачу показаний от объекта измерений в любую точку судна

Термоэлектрические пирометры (термопары). В них используется зависимость термоэлектродвижущей силы от изменения температуры, возникающей при нагревании места спая двух разнородных металлов или сплавов. Они состоят из двух изолированных электродов 4 (рис 22), спаянных на конце.

Свободные концы электродов включены в общую электрическую цепь с милливольтметром 3, шкала которого градуирована в единицах температуры.

В зависимости от измеряемых температур в качестве электродов могут использоваться железоконстантановые, хромель-копелевые (до 600°С) и хромель-алюминиевые (до 900°С), платинородиевые и платиновые (до 1600°С) проволочки.

При нагревании спая сопротивление электродов увеличивается, а при охлаждении – уменьшается, что приводит к изменению электродвижущей силы, соответственно которому изменяется и напряжение тока в цепи милливольтметра.

Термопары применяют на судах главным образом для измерения температуры выпускных газов дизелей и котлов.

Пирометр, используемый для измерения температуры выпускных газов дизелей, обычно состоит из нескольких термопар, установленных на выпускных патрубках цилиндров и подключенных через переключатель 2 к общему милливольтметру.

Температура. Классификация приборов. Механические и манометрические термометры. Термометры сопротивления, термопары, оптические пирометры.

Температура вещества – величина, характеризующая степень нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул.

Измерение температуры практически возможно только методом сравнения степени нагретости двух тел.

Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения молекул.

Молекулярно-кинетическое определение: Температурой называют условную статистическую величину, прямо пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

Термодинамическое определение: Температура — величина, обратная изменению энтропии (степени беспорядка) системы при добавлении в систему единичного количества теплоты.

Температура не поддается непосредственному измерению. Поэтому о состоянии теплового равновесия и о значении температуры судят по изменению физических свойств тел.

За единицу измерений температуры в «СИ» принят Кельвин (К). Допускается применять также шкалу Цельсия.

Для пересчета температуры, выраженной в Кельвинах или градусах Фаренгейта, в градусы Цельсия пользуются равенством

где n – число градусов по шкале Фаренгейта.

Прибор для измерения температуры посредством контакта с исследуемой средой называется термометром.

Первым устройством, созданным для измерения температуры, считают водяной термометр Галилея (1597 г.)

Измерительная система температур представляет собой совокупность термометрического преобразователя (датчика) и вторичного измерительного прибора.

А. Термометры для измерения температуры контактным методом:

1) Термометры расширения. Диапазон: от -190 до +500 градусов Цельсия. Принцип действия основан на свойстве тел под действием температуры изменять объем, а следовательно, и линейные размеры.

– Жидкостные термометры (от -200 до 750°С) используют принцип теплового расширения жидкости в стеклянном резервуаре. В качестве рабочих веществ используются ртуть и органические жидкости – этиловый спирт, толуол и др..

– Дилатометрические (механические) термометры, действие которых основано на относительном удлинении под влиянием температуры двух твердых тел, имеющих различные температурные коэффициенты линейного расширения. В свою очередь подразделяются на стержневой и пластинчатый (биметаллический).

2) Термометры сопротивления (электрические). Диапазон: от -200 до +650 градусов Цельсия. Принцип действия основан на свойстве металлических проводников изменять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Металлы, как известно, увеличивают при нагреве свое сопротивление. Зная зависимость сопротивления проводника от температуры и определяя это сопротивление при помощи электроизмерительного прибора, можно судить о температуре проводника.

3) Термоэлектрические преобразователи (термопары). Диапазон: 0 до +1800 градусов Цельсия. Принцип действия основан на свойстве разнородных металлов и сплавов создавать термоэлектродвижущую силу (термо-э.д.с.), зависящую от температуры места соединения (спая) концов двух разнородных проводников (термоэлектродов), образующих чувствительный элемент термометра – термопару. Располагая законом изменения термо-э.д.с. термометра от температуры и определяя значение термо-э.д.с. электроизмерительным прибором, можно найти искомое значение температуры в месте измерения.

4) Манометрические термометры. Диапазон: от -200 до +700 градусов Цельсия. Класс точности 1-2. Принцип действия манометрических термометров основан на изменении давления жидкости, газа или пара, помещенных в замкнутый объем, при нагревании или охлаждении этих веществ. В зависимости от заключенного в термосистеме рабочего вещества манометрические термометры разделяются на газовые, жидкостные и конденсационные. Указанные термометры являются промышленными показывающими и самопишущими приборами, предназначенными для измерения температуры в диапазоне до 600 °С. Класс точности их 1-2,5.

Б. Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом. Диапазон: от +100 до 2500 градусов Цельсия.

1) яркостные (оптические) пирометры, измеряющие яркость нагретого тела на данной длине волны;

2) радиационные пирометры, измеряющие температуру по тепловому действию лучеиспускания накаленного тела во всем спектре длин волн.

Термометр

термо́метрприбор для измерения температуры. Действие термометров основано на изменении с повышением или понижением температуры каких-либо физических свойств веществ, применяемых в термометрах, напр. объёма жидкостей и газов (жидкостные, газовые, манометрические термометры), электрического сопротивления металлов (термометр сопротивления) или термоэлектродвижущей силы термопары, а также на изменении излучения (радиационные и оптические пирометры). Действие жидкостных термометров основано на термическом расширении жидкости. В зависимости от диапазона измеряемых температур жидкостные термометры заполняют этиловым спиртом (от –80 до +80 °C), ртутью (от –35 до +750 °C) и другими жидкостями (пентан, толуол и т. д.), напр. комнатный спиртовой термометр, медицинский ртутный термометр и др.Комнатный жидкостный термометр с наружной шкалойДействие газового термометра основано на зависимости давления или объёма газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединённый при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру которой измеряют. По измеренному объёму или давлению газа, используя его уравнение состояния, определяют температуру окружающей его среды. Действие термометра сопротивления основано на изменении электрического сопротивления металлов и полупроводников с температурой.Схема устройства газового термометра:1 – резервуар, заполненный газом; 2 – соединительный капилляр; 3 – манометр
Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн.
.

Смотреть что такое “термометр” в других словарях

Термо́метр (греч.  — тепло;  — измеряю) — прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров:

• жидкостные
• механические
• электрические
• оптические
• газовые
• инфракрасные

История изобретения

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 году он устроил нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время Герона Александрийского, у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту. В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался при охлаждении же вода в ней поднималась. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления. В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды налили спирт и удалили сосуд. Действие этого прибора основывалось на расширении мер, в качестве «постоянных» точек брали температуры наиболее жаркого летнего и наиболее холодного зимнего дня. Изобретение термометра также приписывают лорду Бэкону, Роберт Фладду, Санкториусу, Скарпи, Корнелию Дреббелю (Cornelius Drebbel), Порте и Саломону де Каус, писавшим позднее и частью имевшим личные отношения с Галилеем. Все эти термометры были воздушные и состояли из сосуда с трубкой, содержащего воздух, отделённый от атмосферы столбиком воды, они изменяли свои показания и от изменения температуры, и от изменения атмосферного давления.

Ртутный медицинский термометр

Термометры с жидкостью описаны в первый раз в 1667 г. «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento», где о них говорится как о предметах, давно изготовляемых искусными ремесленниками, которых называют «Confia», разогревающими стекло на раздуваемом огне лампы и выделывающими из него удивительные и очень нежные изделия. Сначала эти термометры наполняли водой, и они лопались, когда она замерзала; употреблять для этого винный спирт начали в 1654 году по мысли великого герцога тосканского Фердинанда II. Флорентийские термометры не только изображены в «Saggi», но сохранились в нескольких экземплярах до нашего времени в Галилеевском музее, во Флоренции; их приготовление описывается подробно.

Сначала мастер должен был сделать деления на трубке, соображаясь с её относительными размерами и размерами шарика: деления наносились расплавленной эмалью на разогретую на лампе трубку, каждое десятое обозначалось белой точкою, а другие чёрными. Обыкновенно делали 50 делений таким образом, чтобы при таянии снега спирт не опускался ниже 10, а на солнце не поднимался выше 40. Хорошие мастера делали такие термометры настолько удачно, что все они показывали одно и то же значение температуры при одинаковых условиях, однако такого не удавалось достигнуть, если трубку разделяли на 100 или 300 частей, чтобы получить большую точностью. Наполняли термометры посредством подогревания шарика и опускания конца трубки в спирт, заканчивали наполнение при помощи стеклянной воронки с тонко оттянутым концом, свободно входившим в довольно широкую трубку. После регулирования количества жидкости, отверстие трубки запечатывали сургучом, называемым «герметическим». Из этого ясно, что эти термометры были большими и могли служить для определения температуры воздуха, но были ещё неудобны для других, более разнообразных опытов, и градусы разных термометров были не сравнимы между собою.

В 1703 г. Амонтон (Guillaume Amontons) в Париже усовершенствовал воздушный термометр, измеряя не расширение, а увеличение упругости воздуха, приведённого к одному и тому же объёму при разных температурах подливанием ртути в открытое колено; барометрическое давление и его изменения при этом принимались во внимание. Нулём такой шкалы должна была служить «та значительная степень холода», при которой воздух теряет всю свою упругость (то есть современный абсолютный нуль), а второй постоянной точкой — температура кипения воды. Влияние атмосферного давления на температуру кипения ещё не было известно Амонтону, а воздух в его термометре не был освобождён от водяных газов; поэтому из его данных абсолютный нуль получается при −239,5° по шкале Цельсия. Другой воздушный термометр Амонтона, выполненный очень несовершенно, был независим от изменений атмосферного давления: он представлял сифонный барометр, открытое колено которого было продолжено кверху, снизу наполнено крепким раствором поташа, сверху нефтью и оканчивалось запаянным резервуаром с воздухом.

Современную форму термометру придал Фаренгейт и описал свой способ приготовления в 1723 г. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или под мышкой была эквивалентна 96°. Впоследствии он нашёл, что вода кипит при 212° и эта температура была всегда одна и та же при том же стоянии барометра.

Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский физик Цельсий в 1742 г., но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания, и принял обратное обозначение лишь по совету М. Штёрмера. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения. Однако более удобной оказалась «перевернутая» шкала, на которой температуры таяния льда обозначили 0 С, а температуру кипения 100 С. Таким термометром впервые пользовались шведские ученые ботаник К. Линней и астроном М. Штремер. Этот термометр получил широкое распространение.

Работы Реомюра в 1736 г. хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, неудобный в употреблении, а его способ разделения на градусы был неточным и неудобным.

После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки ремесленников, так как термометры стали предметом торговли.

Советский ртутный термометр

В 1848 г. английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, нуль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в «шкале Кельвина» послужило значение абсолютного нуля: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул. Следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел.

Жидкостные термометры

Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.

В связи с запретом применения ртути во многих областях деятельности ведется поиск альтернативных наполнений для бытовых термометров. Например, такой заменой может стать сплав галинстан.

Об удалении разлившейся ртути из разбитого термометра см. статью Демеркуризация

Механические термометры

Оконный механический термометр

Термометры этого типа действуют по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла.

Электрические термометры

Медицинский электрический термометр

Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.

Электрические термометры более широкого диапазона основаны на термопарах (контакт между металлами с разной электроотрицательностью создаёт контактную разность потенциалов, зависящую от температуры).

Наиболее точными и стабильными во времени являются термометры сопротивления на основе платиновой проволоки или платинового напыления на керамику. Наибольшее распространение получили PT100 (сопротивление при 0 °C — 100Ω) PT1000 (сопротивление при 0 °C — 1000Ω) (IEC751). Зависимость от температуры почти линейна и подчиняется квадратичному закону при положительной температуре и уравнению 4 степени при отрицательных (соответствующие константы весьма малы, и в первом приближении эту зависимость можно считать линейной). Температурный диапазон −200 — +850 °C.

сопротивление при T °C,

сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) —

Оптические термометры

Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных параметров (см. Волоконно-оптическое измерение температуры) при изменении температуры. Например, инфракрасные измерители температуры тела.

Инфракрасные термометры

Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру без непосредственного контакта с человеком. В некоторых странах уже давно имеется тенденция отказа от ртутных градусников в пользу инфракрасных не только в медицинских учреждениях, но и на бытовом уровне.

Инфракрасный термометр обладает рядом неоспоримых преимуществ, а именно:

• безопасность использования (даже при серьёзных механических повреждениях ничто не угрожает здоровью)
• более высокая точность измерения
• минимальное время проведения процедуры (измерение проводится в течение 0,5 секунды)
• возможность группового сбора данных

Технические термометры

Термометры технические жидкостные используется на предприятиях в сельском хозяйстве, нефтехимической, химической, горно-металлургической промышленностях, в машиностроении, жилищно- коммунальном хозяйстве, транспорте, строительстве, медицине, словом во всех жизненных сферах.

Выделяют такие виды технических термометров:

• термометры технические жидкостные ТТЖ-М;
• термометры биметаллические ТБ, ТБТ, ТБИ;
• термометры сельскохозяйственные ТС-7-М1;
• термометры максимальные СП-83 М;
• термометры специальные вибростойкие СП-В;
• термометры ртутные электроконтактные ТПК;
• термометры лабораторные ТЛС;
• термометры для нефтепродуктов ТН;
• термометры для испытаний нефтепродуктов ТИН1, ТИН2, ТИН3, ТИН4.

Примечание

Метеорологические приборы и инструменты

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

5.1.12. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯПрибор прямого действияИзмерительный прибор, в котором предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении, т.е. без применения обратной связи.Примеры. Амперметр, манометр, ртутно-стеклянный термометр

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
.
.

Смотреть что такое “ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ” в других словарях

Во многих сферах для мониторинга и контроля температуры используют механические термометры. Они входят в группу контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА) — оборудования, которое помогает автоматизировать процессы и производства. Эти устройства, глубоко вошедшие в нашу жизнь, имеют интересную историю. Узнаем, кто изобрел механический термометр, и разберемся, по какому принципу он работает.

История создания

Первый измеритель температуры был сконструирован Галилео Галилеем в 1597 году. Если нагреть определенное количество жидкости, то соответственно изменится и ее плотность: у холодных жидкостей плотность выше, чем у горячих. На изменении плотности жидкого вещества при нагревании и был основан термоскоп Галилея — прототип современных термометров.

Приспособление представляло собой прозрачный шарик из стекла с присоединенной к нему трубкой. Трубку помещали одним концом в емкость с водой, а шарик нагревали. Когда нагрев прекращали, давление в шарике понижалось, и вода поднималась по трубке. Когда температура повышалась, процесс был обратный — уровень воды опускался.

Ртутный термометр

Термоскоп нельзя назвать термометром, так как он не показывал точное значение температуры, потому что не имел шкалы. Он лишь позволял увидеть, что степень нагретости тела изменилась. Еще один недостаток состоял в том, что на показания прибора влияла не только температура, но и атмосферное давление.

Через полстолетия конструкцию термоскопа доработали флорентийские исследователи. Вместо воздуха они придумали использовать жидкость, так что прибор теперь не зависел от перепадов давления. Кроме того, его снабдили шкалой. Так в 1667 г. появился жидкостный термометр, по которому можно было определять температуру: чем выше уровень столба жидкости, тем выше температура. Сначала в таком термометре использовали спирт, затем его заменили ртутью. В слегка измененном виде он существует и в наши дни — это обычный градусник, который используют повсеместно.

Позднее появились механические приборы, по принципу действия не отличающиеся от жидкостных, но основанные на тепловом расширении твердых тел, а не жидкостей. Так, в 1747 году физик Питер ван Мушенбрук из Нидерландов стал измерять температуру плавления нескольких металлов, опираясь на расширение металлического бруска.

Термометры с точной шкалой измерения

Термометр с точной шкалой измерения появился в 1723 году благодаря физику Габриэлю Фаренгейту. Шкала Фаренгейта основывалась на трех установленных точках:

• 0 градусов — температура соляного раствора;
• 32 градуса — температура плавления льда;
• 96 градусов — нормальная температура тела человека.

Но последнее слово в этом вопросе осталось за шведским ученым Андерсом Цельсием. Цельсий в 1742 году окончательно установил точки шкалы. Цифрой 100 он отметил точку таяния льда, а 0 — кипения воды.

В наши дни шкалу Цельсия используют в механических термометрах в перевернутом виде: за 0° принята температура, при которой тает лед, а за 100° — при которой кипит вода.

Что такое механический термометр

Механические термометры, или термометры расширения, — это простые по конструкции, надежные и точные устройства. Они работают без электрического тока. Стоят сравнительно недорого и экономичны в эксплуатации. К ним относятся термометры трех типов: жидкостные, биметаллические и манометрические.

Такие термометры, как правило, применяются в качестве измерительных устройств для сигнализации и автоматической регулировки температуры.

Механический термометр для промышленности обеспечивает хорошую считываемость температуры жидкостей и газов даже в сложных условиях: в жесткой и агрессивной окружающей среде, при высоком уровне вибраций.

Виды механических термометров, конструкция и принцип действия

Принцип работы механических термометров состоит в расширении вещества при нагревании. В жидкостных измерителях этим веществом служит жидкость, в биметаллических — металлическая спираль или пластина из биметалла, в манометрических — трубчатая пружина.

Жидкостные механические термометры состоят из капиллярной трубки, шкалы с градуировкой, защитного корпуса и гильзы. Нижним концом трубка соединена с резервуаром, заполненным жидкостью, верхний — запаян. При нагреве жидкость расширяется, и по высоте столба в трубке можно определить температуру.

Термометрической жидкостью в таких измерителях могут служить различные вещества: ртуть, толуол, этанол, керосин, пентан. Наиболее распространены ртутные термометры. Ртуть с точки зрения термометрии имеет ряд плюсов: остается жидкой в широком температурном интервале, не смачивает стекло. Но есть и минусы: пары ртути опасны для здоровья, ими можно отравиться, если случайно разбить термометр.

Биметаллические

Биметаллические термометры имеют круглый корпус, циферблат и механизм со стрелкой. Чувствительным элементом в них служит пружина или пластина. Штуцер с резьбой соединяет устройство с предметом, температуру которого нужно измерять.

Пружина или спираль изготавливается из двух разных металлических пластин, скрепленных друг с другом. Различные металлы имеют отличные коэффициенты расширения при одной и той же температуре. Например, железо при повышении температуры испытывает заметное расширение, а константан практически не расширяется.

Металлические пластины в биметаллических термометрах сжимаются или расширяются при изменениях температуры. При этом биметалл изгибается в сторону одного из материалов или распрямляется, двигая тем самым стрелку. Стрелка движется по шкале циферблата, показывая измеряемое значение.

Биметаллические термометры — отличная альтернатива жидкостным аналогам. Они точно измеряют температуру в жидких, газообразных и сыпучих средах, включая агрессивные. При этом прочны и не чувствительны к скачкам давления. Такие термометры востребованы в различных сферах человеческой деятельности: от теплиц и аквариумов до атомных электростанций.

Манометрические

В основе работы манометрических термометров лежит принцип повышения давления находящихся в закрытом пространстве жидкости или газа при повышении их температуры.

В конструкцию манометрического термометра входит термобаллон, капиллярная трубка из меди и трубчатая пружина, соединенная с баллоном с помощью капиллярной трубки. Когда жидкость или газ нагревается, давление повышается и передается пружине. Пружина выпрямляется и воздействует на тягу, поворачивая стрелку манометра.

В газовых термометрах этого типа рабочим веществом является азот. Такие приборы применяются для измерений температурных показателей в пределах –200 и +600 °С.

Жидкостные модели позволяют проводить измерения в диапазоне от –150 до +300 °С. Рабочим веществом в них служит ртуть, пропиловый спирт и другие несжимаемые жидкости.

Одно из ключевых преимуществ манометрических термометров — возможность их использования в пожароопасных и взрывоопасных помещениях.

Большой выбор механических термометров для различных сфер деятельности вы найдете в нашем каталоге. Поставки осуществляются оптом и в розницу по выгодным ценам.

Главная /

Техподдержка / Статьи / Термометры. Понятие. Виды.

Термометры. Понятие. Виды.

Термометр – это высокоточное устройство, которое
предназначается для измерения текущей температуры. В промышленности,
термометром измеряют температуру жидкостей, газов, твердых и сыпучих
продуктов, расплавов и.т.д. Термометры особенно часто применяют на производствах,
где важно знать температуру сырья для правильного протекания технологических
процессов, или в качестве одного из средств контроля готовой продукции. Это
предприятия химической, металлургической, строительной, сельскохозяйственной
отраслей, а также сфера производства продуктов питания.

В быту, термометры могут быть использованы в различных
целях. Например, существуют уличные термометры для деревянных и пластиковых
окон, комнатные термометры, термометры для бань и саун. Приобрести термометры
можно для воды, чая, и даже для пива и вина. Существуют термометры для
аквариума, специальные термометры для почвы, и инкубаторов. В продаже имеются
также термометры для морозильных камер, холодильников и погребов и подвалов.

Установить термометр,
как правило, технологически не сложно. Однако, не стоит забывать, что только
выполненная по всем правилам установка термометра гарантирует надёжность и
долговечность его работы. Следует также учитывать, что термометр – прибор
инерционный, т.е. время установления его показаний составляет около 10 – 20
минут, в зависимости от требуемой точности. Поэтому не ожидайте, что термометр
изменит свои показания в тот же момент, как только он будет вынут из упаковки
или установлен.

По конструктивным особенностям выделяют следующие виды
термометров:

Манометрический
термометр

В рабочем состоянии, термобаллон манометрического термометра
помещается в измеряемую среду. Нагреваясь, внутри замкнутого объема
термобаллона увеличивается давление, которое и измеряется манометром. Шкала
манометра проградуирована в единицах температуры (градусы Цельсия).
Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях.

Термометр
сопротивления

Металлические термометры сопротивления изготавливаются из
помещенной в электроизоляционный корпус тонкой медной или платиновой проволоки.

Электроконтактные
термометры

Электроконтактные термометры изготавливаются на заказ, по
техническим условиям предприятия. Такие термометры конструктивно делятся на 2
вида:

– Термометры с переменной, устанавливаемой вручную,
температурой контактирования,

– Термометры с постоянной или заданной температурой
контактирования. Это, так называемые термоконтакторы.

Биметаллический
термометр.

Биметаллический термометр составлен из двух тонких лент
металла, к примеру медной и железной, при нагревании которых, их расширение
происходит неодинаково. Плоские поверхности лент плотно скреплены между собой,
при этом, биметаллическая система из двух лент, скручена в спираль, а один из
концов такой спирали жестко закреплен. При охлаждении или нагревании спирали,
ленты, изготовленные из разных металлов, сжимаются или расширяются в разной
степени. Как следствие, спираль или скручивается, или раскручивается.
Прикрепленный к свободному концу спирали указатель, отображает результаты
измерений.

Кварцевые
термометры

Сайт официального дилера ОАО «Теплоконтроль».

Поставка продукции произ-водственно-технического назначения со склада и под заказ.

› Оцените нашу работу

Не нашли что искали? Заполните ОПРОСНЫЙ ЛИСТ для заказа регулятора давления или температуры!

Термометр – это прибор, предназначенный для измерения температуры жидкостной, газообразной или твердой среды. Изобретателем первого устройства для измерения температуры является Галилео Галилей. Название прибора с греческого языка переводится как «измерять тепло». Первый прототип Галилея существенно отличался от современных. В более привычном виде устройство появилась спустя более чем через 200 лет, когда за изучение данного вопроса взялся шведский физик Цельсий. Он разработал систему измерения температуры, разделив термометр на шкалу от 0 до 100. В честь физика уровень температуры измеряются в градусах Цельсия.

Разновидности по принципу действия

• Жидкостные.
• Газовые.
• Механические.
• Электрические.
• Термоэлектрические.
• Волоконно-оптические.
• Инфракрасные.

Термометры относятся к самым первым приборам. Они работают на принципе расширения жидкостей при изменении температуры. Когда жидкость нагревается – она расширяется, а когда охлаждается, то сжимается. Само устройство состоит из очень тонкой стеклянной колбы, заполненной жидким веществом. Колба прикладывается к вертикальной шкале, выполненной в виде линейки. Температура измеряемой среды равна делению на шкале, на которое указывает уровень жидкости в колбе. Эти устройства являются очень точными. Их погрешность редко составляет более 0,1 градуса. В различном исполнении жидкостные приборы способны измерять температуру до +600 градусов. Их недостаток в том, что при падении колба может разбиться.

Газовые

Работают точно так же как и жидкостные, только их колбы заполняются инертным газом. Благодаря тому, что в качестве наполнителя используется газ, увеличивается диапазон измерения. Такой термометр может показывать максимальную температуру в пределах от +271 до +1000 градусов. Данные приборы обычно применяются для снятия показания температуры различных горячих веществ.

Термометр работает по принципу деформации металлической спирали. Такие приборы оснащаются стрелкой. Они внешне немного напоминает стрелочные часы. Подобные устройства используется на панели приборов автомобилей и различной спецтехнике. Главное достоинство механических термометров в их прочности. Они не боятся встряски или ударов, как модели из стекла.

Приборы работают по физическому принципу изменения уровня сопротивления проводника при различных температурах. Чем горячее металл, тем его сопротивляемость при передаче электрического тока выше. Диапазон чувствительности электротермометров зависит от металла, который использован в качестве проводника. Для меди он составляет от -50 до +180 градусов. Более дорогие модели на платине могут указывать на температуру от -200 до +750 градусов. Такие приборы применяются как датчики температуры на производстве и в лабораториях.

Термоэлектрический

Термометр имеет в своей конструкции 2 проводника, которые измеряют температуру по физическому принципу, так называемому эффекту Зеебека. Подобные приборы имеют широкий диапазон измерения от -100 до +2500 градусов. Точность термоэлектрических устройств составляет около 0,01 градуса. Их можно встретить в промышленном производстве, когда требуется измерение высоких температур свыше 1000 градусов.

Волоконно-оптические

Делаются из оптоволокна. Это очень чувствительные датчики, которые могут измерять температуру до +400 градусов. При этом их погрешность не превышает 0,1 градуса. В основе такого термометра лежит натянутое оптоволокно, которое при изменении температуры растягивается или сжимается. Проходящий сквозь него луч света преломляется, что фиксирует оптический датчик, сопоставляющий преломление с температурой окружающей среды.

Инфракрасный

Термометр, или пирометр, является одним из самых недавних изобретений. Они имеют верхний диапазон измерения от +100 до +3000 градусов. В отличие от предыдущих разновидности термометров, они снимают показания без непосредственного контакта с измеряемым веществом. Прибор посылает инфракрасный луч на измеряемую поверхность, и на небольшом экране отображает ее температуру. При этом точность может отличаться на несколько градусов. Подобные устройства применяются для измерения уровня нагрева металлических заготовок, которые находятся в горне, корпуса двигателя и пр. Инфракрасные термометры способны показать температуры открытого пламени. Подобные устройства применяются еще в десятках различных сфер.

Разновидности по предназначению

• Медицинские.
• Бытовые для воздуха.
• Кухонные.
• Промышленные.

Медицинский термометр

Медицинские термометры обычно называют градусники. Они имеют низкий диапазон измерения. Это связано с тем, что температура тела живого человека не может составлять ниже +29,5 и выше +42 градусов.

В зависимости от исполнения медицинские градусники бывают

• Стеклянные.
• Цифровые.
• Соска.
• Кнопка.
• Инфракрасный ушной.
• Инфракрасный лобный.

Стеклянные термометры являются первыми, которые начали применять для медицинских целей. Данные устройства универсальны. Обычно их колбы заполняются спиртом. Раньше для таких целей использовалась ртуть. Подобные устройства имеют один большой недостаток, а именно необходимости длительного ожидания для отображения реальной температуры тела. При подмышечном исполнении продолжительность ожидания составляет не менее 5 минут.

Цифровые термометры имеют небольшой экран, на который выводится температура тела. Они способны показать точные данные спустя 30-60 секунд с момента начала измерения. Когда градусник получает конечную температуру, он создает звуковой сигнал, после которого его можно снимать. Данные приборы могут работать с погрешностью, если не очень плотно прилегают к телу. Существуют дешевые модели электронных термометров, которые снимают показания не менее долго, чем стеклянные. При этом они не создают звуковой сигнал об окончании измерения.

Термометры соски сделаны специально для маленьких детей. Устройство представляет собой соску-пустышку, которая вставляется в рот младенца. Обычно такие модели после завершения измерения подают музыкальный сигнал. Точность устройств составляет 0,1 градуса. В том случае если малыш начинает дышать через рот или плакать, отклонение от реальной температуры может быть существенным. Продолжительность измерения составляет 3-5 минут.

Термометры кнопки применяются тоже для детей возрастом до трех лет. По форме такие приборы напоминают канцелярскую кнопку, которая размещается ректально.  Данные устройства снимают показания быстро, но имеют низкую точность.

Инфракрасные лобные термометры просто прикладываются ко лбу. Они работают по такому же принципу, как и ушные. Одно из преимуществ таких устройств в том, что они могут действовать и бесконтактно на расстоянии 2,5 см от кожи. Таким образом, с их помощью можно измерить температуру тела ребенка не разбудив его. Скорость работы лобных термометров составляет несколько секунд.

Бытовые для воздуха

Для измерения температуры воздуха на улице или в помещении применяются бытовые термометры. Они, как правило, выполнены в стеклянном варианте и заполнены спиртом или ртутью. Обычно диапазон их измерения в уличном исполнении составляет от -50 до +50 градусов, а в комнатном от 0 до +50 градусов. Подобные приборы часто можно встретить в виде украшений для интерьера или магнита на холодильник.

Кухонные

Кухонные термометры предназначены для измерения температуры различных блюд и ингредиентов. Они могут быть механическими, электрическими или жидкостными. Их применяют в тех случаях, когда необходимо строго контролировать температуру по рецепту, к примеру, при приготовлении карамели. Обычно подобные устройства идут в комплекте с герметичным тубусом для хранения.

Промышленные

Промышленные термометры предназначены для измерения температуры в различных системах. Обычно они представляют собой приборы механического типа со стрелкой. Их можно увидеть в магистралях водяного и газового снабжения. Промышленные модели бывают электрические, инфракрасные, механические и пр. Они имеют самое большое разнообразие форм, размеров и диапазонов измерения.