Princip rada raznih termometara
Termometar je opći naziv za instrumente za mjerenje temperature, koji mogu precizno procijeniti i mjeriti temperaturu. Fenomen širenja i skupljanja čvrstih tijela, tekućina i plinova pod utjecajem temperature korišten je kao projektna osnova. Na raspolaganju su nam kerozinski termometri, alkoholni termometri, živini termometri, plinski termometri, otporni termometri, termoparovi1, radijacijski termometri, optički termometri, bimetalni termometri itd., ali moramo obratiti pažnju na pravilan način upotrebe Kako bismo razumjeli relevantne karakteristike termometra i bolje ga koristili, ova knjiga je posebno napisana.
1. Plinski termometri: Vodik ili helijum se često koriste kao materijali za mjerenje temperature. Budući da je temperatura ukapljivanja vodonika i helijuma vrlo niska, blizu nule, raspon mjerenja temperature je vrlo širok. Ovaj termometar je vrlo visok i uglavnom se koristi za precizna mjerenja.
2. Otporni termometar: Podijeljen je na metalni otporni termometar i poluvodički otporni termometar, koji su napravljeni prema karakteristikama vrijednosti otpora koje se mijenjaju s temperaturom. Metalni termometri uglavnom koriste čiste metale kao što su platina, zlato, bakar, nikl i rodijum željezo, legure fosforne bronce; poluvodički termometri uglavnom koriste ugljik, germanij, itd. Otporni termometri su jednostavni za korištenje, pouzdani i široko se koriste. Njegov mjerni opseg je oko -260 stepeni do 600 stepeni.
3. Termometar sa termoelementom: To je instrument za mjerenje temperature koji se široko koristi u industriji. Napravljen korištenjem termoelektričnog fenomena. Dvije različite žice su zavarene zajedno kako bi formirale radni kraj, a druga dva kraja su spojena na mjerni instrument kako bi se formirao krug. Podesite radni kraj na temperaturu koja se meri. Kada su temperature radnog i slobodnog kraja različite, javlja se elektromotorna sila, tako da struja teče u petlji. Mjerenjem električne energije, temperatura na poznatoj lokaciji može se koristiti za određivanje temperature na drugoj lokaciji. Ovaj termometar se uglavnom sastoji od bakarnog konstantana, željeznog konstantana, nikla konstantana, zlatnog kobalta bakra, platine rodijuma itd. Pogodan je za dvije supstance sa velikom temperaturnom razlikom, a najviše se koristi za mjerenje visokih temperatura i niske zamućenosti. Neki termoparovi mogu mjeriti visoke temperature do 3000 stepeni, a neki mogu mjeriti niske temperature blizu nule.
4. Bimetalni termometar: odnosi se na termometar koji se posebno koristi za mjerenje temperature iznad 500 stepeni, uključujući optički termometar, kolorimetrijski termometar i radijacijski termometar. Princip i struktura bimetalnog termometra su relativno komplikovani i neće se ovde ponavljati. Ima opseg mjerenja od 500 do 3000 stepeni ili više i nije pogodan za mjerenje niskih temperatura.
5. Termometar sa pokazivačem: To je termometar u obliku komandne ploče, poznat i kao kalorimetar, koji se koristi za mjerenje sobne temperature i napravljen je po principu termičkog širenja i kontrakcije metala. Koristi bimetalni lim kao senzor temperature za kontrolu pokazivača. Bimetali su obično zakivani bakrom i gvožđem, sa bakrom sa leve strane i gvožđem sa desne strane. Budući da je toplinsko širenje i kontrakcija bakra očiglednije nego kod željeza, kada temperatura poraste, bakarni lim povlači željezni lim da se savije udesno, a pokazivač se skreće udesno (pokazuje na visoku temperaturu). Bimetal; obrnuto. , temperatura postaje niža, a pokazivač se skreće ulijevo (pokazuje na nisku temperaturu) pokretan bimetalnim limom.
6. Termometar od staklene cijevi: termometar od staklene cijevi koristi princip toplinskog širenja i kontrakcije za postizanje mjerenja temperature. Budući da se koeficijent ekspanzije medija za mjerenje temperature razlikuje od točke ključanja i točke smrzavanja, naši uobičajeni termometri sa staklenim cijevima uglavnom uključuju: kerozinski termometar, živin termometar i termometar za vodu s crvenom olovkom. Prednosti su jednostavna struktura, pogodna upotreba, visoka preciznost mjerenja i niska cijena. Nedostatak je što su gornje i donje granice i tačnost mjerenja ograničene kvalitetom stakla i svojstvima medija za mjerenje temperature. Ne može se teleportirati i krhka je.
7. Termometar pritiska: Termometar pritiska koristi tečnost, gas ili zasićenu paru u zatvorenoj posudi da generiše proširenje zapremine ili promenu pritiska kao merni signal nakon zagrevanja. Njegova osnovna struktura se sastoji od tri dijela: temperaturne sijalice, kapilarne cijevi i indikatorske tablice. To je bila jedna od najranijih metoda kontrole temperature korištenih u proizvodnom procesu. Sistemi za merenje temperature pritiska su i dalje veoma rasprostranjena metoda merenja za indikaciju i kontrolu temperature na licu mesta. Prednosti tlačnih termometara su: jednostavna struktura, visoka mehanička čvrstoća, ne boje se vibracija. Jeftin i ne zahtijeva vanjsku energiju. Nedostaci su: opseg mjerenja temperature je ograničen, općenito -80~400 stepeni; gubitak toplote je veliki i vreme odziva je sporo; sistem zaptivanja instrumenta (termalna sijalica, kapilar, opružna cijev) je oštećen, održavanje je teško i mora se zamijeniti; na točnost mjerenja utiče temperatura okoline, položaj ugradnje sijalice ima veliki utjecaj, a tačnost je relativno niska; udaljenost prijenosa kapilare je ograničena. Normalni radni opseg termometra pritiska treba da bude 1/2--3/4 opsega, a instrument za prikaz i sijalica za temperaturu treba da budu u horizontalnom položaju što je više moguće. Vijci za montažu kugle za temperaturu koji se koriste tokom instalacije će uzrokovati gubitak temperature, što će rezultirati netačnom temperaturom. Termoizolacioni tretman treba da se izvrši tokom ugradnje, a topla sijalica treba da radi u okruženju bez vibracija što je više moguće.
8. Rotacioni termometar: Rotacioni termometar je napravljen od valjanih bimetalnih limova. Jedan kraj bimetala je fiksiran, a drugi kraj spojen na pokazivač. Zbog različitog stepena širenja dva komada metala, bimetalni komad se različito savija na različitim temperaturama, a kazaljke pokazuju na različite položaje na brojčaniku. Temperatura se može znati iz očitavanja na brojčaniku.
9. Poluprovodnički termometar: Hemikalija za promjenu otpora poluprovodnika je drugačija od one metala. Kako temperatura raste, njihov otpor se smanjuje i varira u širem smislu. Stoga, mala promjena temperature također može uzrokovati značajnu promjenu otpora. Termometri su napravljeni sa velikom preciznošću i često se nazivaju temperaturnim senzorima.
10. Termometar sa termoelementom: Termometar sa termoelementom sastoji se od dva različita metala povezana sa osetljivim voltmetrom. Metalni kontakti proizvode različite potencijalne razlike na metalu na različitim temperaturama. Razlika potencijala je mala, pa je za mjerenje potreban osjetljivi voltmetar. Temperatura se može znati iz očitavanja voltmetra.
11. Optički pirometar: Ako je temperatura objekta dovoljno visoka da emituje mnogo vidljive svjetlosti, njegova temperatura se može odrediti mjerenjem količine toplotnog zračenja. Ovaj termometar je lagani termometar. Ovaj termometar se uglavnom sastoji od teleskopa sa crvenim filterom i seta kola sa malom sijalicom, galvanometra i promenljivog otpornika. Prije upotrebe utvrdite odnos između temperature koja odgovara različitoj svjetlini žarne niti i očitanja ampermetra. Kada se koristi, usmjerite teleskop prema objektu koji se mjeri i podesite otpor tako da svjetlina sijalice bude ista kao i svjetlina objekta koji se mjeri. U ovom trenutku, temperatura mjerenog objekta može se očitati sa galvanometra.
12. Termometar s tekućim kristalima: Tečni kristali napravljeni od različitih formula imaju različite temperature faznog prijelaza. Kada se podvrgnu promjeni faze, mijenjaju se i njihova optička svojstva, zbog čega tečni kristali izgledaju bezbojno. Ako je komad papira obložen tekućim kristalima s različitim temperaturama faznog prijelaza, temperatura se može znati iz promjene boje tečnog kristala. Prednost ovog termometra je što se lako očitava, ali mana je što nije dovoljan. Često se koristi u ukrasnim akvarijumima za pokazivanje.
