Доклад на тему термометры расширения
Обновлено: 02.07.2024
Одним из параметров, наиболее часто подлежащих контролю и регулированию для корректного протекания технологического процесса, является температура. Действие термометров расширения основано на изменении объема жидкостей и твердых тел при изменении температуры. Из термометров расширения наиболее широко применяют жидкостные стеклянные термометры. Такой термометр заполняется жидкостью (ртуть, толуол, этиловый спирт и др.), которая с увеличением темпера туры расширяется и поднимается вверх по капилляру.
Содержание работы
Содержание……………………………………………………………. 2
Классификация термометров…………………………………………. 3
2.1 Термометры расширения…………………………………………. 4
2.2 Манометрические термометры…………………………………….4
2.3 Термометры сопротивления………………………………………..4
2.4 Термопары…………………………………………. 5
2.5 Пирометры излучения………………………………………………7
3. Список используемых источников…………………………………….8
Файлы: 1 файл
Реферат приборы для измерения температуры.docx
Департамент внутренней и кадровой политики Белгородской области областное государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования
Выполнил студент гр.41
Проверила: Ротару Т.А.
- Содержание…………………………………………………… ………. 2
- Классификация термометров…………………………………………. 3
2.1 Термометры расширения…………………………………………. 4
2.2 Манометрические термометры…………………………………….4
2.3 Термометры сопротивления……………………………………….. 4
2.5 Пирометры излучения…………………………… …………………7
3. Список используемых источников…………………………………….8
Одним из параметров, наиболее часто подлежащих контролю и регулированию для корректного протекания технологического процесса, является температура.
Приборы для измерения температуры разделяются в зависимости от физических свойств, положенных в основу их построения, на следующие группы:
- - Термометры расширения: предназначены для изменения температур в диапазоне от -190 до +500 градусов Цельсия. Принцип действия термометров расширения основан на свойстве тел под действием температуры изменять объем, а следовательно, и линейные размеры. Термометры расширения разделяются на жидкостные стеклянные и механические (дилатометрические и биметаллические);
- -Манометрические термометры: предназначены для измерения температуры в диапазоне от -160 до +600 градусов Цельсия. Принцип действия манометрических термометров основан на изменении давления жидкости, газа или пара, помещенных в замкнутом объеме, при нагревании или охлаждении этих веществ;
- -Электрические термометры сопротивления применяются для измерения температур в диапазоне от -200 до +650 градусов Цельсия. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве проводников изменять электрическое сопротивление в зависимости от температуры;
- -Термоэлектрические преобразователи (термопары) используются при измерения температуры от 0 до +1800 градусов Цельсия. Принцип действия термопар основан на свойстве разнородных металлов и сплавов образовывать в спае термо электродвижущую силу, зависящую от температуры спая;
- -Пирометры излучения применяются для измерения температуры в диапазоне от +100 до 2500 градусов Цельсия. Пирометры излучения работают по принципу измерения излучаемой нагретыми телами энергии, изменяющейся в зависимости от температуры этих тел.
Термометры расширения
Действие термометров расширения основано на изменении объема жидкостей и твердых тел при изменении температуры. Из термометров расширения наиболее широко применяют жидкостные стеклянные термометры. Такой термометр заполняется жидкостью (ртуть, толуол, этиловый спирт и др.), которая с увеличением темпера туры расширяется и поднимается вверх по капилляру.
Таким образом, температура, измеряемая жидкостным термометром, преобразуется в линейное перемещение жидкости. Шкала наносится прямо на поверхность капилляра или прикрепляется к нему снаружи.
При монтаже стеклянный термометр помещают в защитную металлическую оправу, изолирующую его от измеряемой среды.
Манометрические термометры
Действие манометрических термометров основано на изменении давления газа, пара или жидкости в замкнутом объеме при изменении температуры. Манометрический термометр состоит из термобаллона, гибкого капилляра и манометра.
В зависимости от заполняющего вещества манометрические термометры делятся на газовые, парожидкостные и жидкостные.
Термобаллон манометрического термометра помещают в измеряемую среду. При нагреве термобаллона внутри замкнутого объема увеличивается давление, которое измеряется манометром. Шкала манометра градуируется в единицах температуры. Капилляр (обычно латунная трубка внутренним диаметром, составляющим доли миллиметра) позволяет удалить манометр от места установки термобаллона. Капилляр по всей длине защищен оболочкой из стальной ленты. Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях. При необходимости передачи результатов измерений манометрические термометры снабжают промежуточными преобразователями с унифицированными выходными пневматическими или электрическими сигналами.
Наиболее уязвимыми в конструкции манометрических термометров являются места присоединения капилляра к термобаллону и манометру. Поэтому монтировать и обслуживать такие приборы следует осторожно.
Термометры сопротивления
Действие термометров сопротивления основано на свойстве тел изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. У металлических термометров сопротивление с возрастанием температуры увеличивается практически линейно, у полупроводниковых, наоборот, уменьшается.
Для защиты термометров сопротивления от воздействия измеряемой среды применяют защитные чехлы. Приборостроительная промышленность выпускает много модификаций защитных чехлов, рассчитанных на эксплуатацию термометров при различном давлении, различной агрессивности измеряемой среды, обладающих разной инерционностью и глубиной погружения.
Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) для измерений в промышленности применяют редко, хотя их чувствительность гораздо выше, чем проволочных термометров сопротивления. Это объясняется тем, что градуировочные характеристики термисторов значительно отличаются друг от друга, что затрудняет их взаимозаменяемость.
Термометры сопротивления представляют собой первичные преобразователи с удобным для дистанционной передачи сигналом — электрическим сопротивлением. Для измерения такого сигнала обычно применяют автоматические уравновешенные мосты. При необходимости выходной сигнал термометра сопротивления может быть преобразован в унифицированный. Для этого в измерительную цепь включают промежуточный преобразователь. В этом случае измерительным будет прибор для измерения постоянного тока.
Термопары
Принцип действия термопар (термоэлектрических пирометров) основан на свойстве двух разнородных проводников создавать термоэлектродвижущую силу (термо-э. д. с.) при нагревании места их соединения — спая. Проводники в этом случае называются термоэлектродами, а все устройство — термопарой.
Величина термо-э. д. с. термопары U зависит от материала термоэлектродов и разности температур горячего спая и холодных спаев. Поэтому при измерении температуры горячего спая температуру холодных спаев стабилизируют или; вводят поправку на ее изменение.
В промышленных условиях стабилизация температуры холодных спаев термопары затруднительна и обычно используют второй способ — автоматическое введение поправки на температуру холодных спаев. Для этого применяют: неуравновешенный мост, включаемый последовательно с термопарой.
В одно плечо такого моста включен медный резистор, расположенный около холодных спаев. При изменении температуры холодных спаев термопары изменяется сопротивление резистора и выходное напряжение неуравновешенного моста. Мост подбирают таким образом, чтобы изменение напряжения было равно по величине и противоположно по знаку изменению э. д. с. термопары вследствие колебаний температуры холодных спаев.
Термопары являются первичными преобразователями температуры в э. д. с. — сигнал, удобный для дистанционной передачи. Поэтому в измерительную цепь за термопарой может быть сразу включен измерительный прибор. Для измерения э. д. с. термопары обычно применяют автоматические потенциометры.
В автоматических потенциометрах, работающих в комплекте с термопарами, медный резистор включается в одно плечо моста. Показания такого потенциометра будут изменяться лишь при изменении температуры горячего спая термопары. Это объясняется тем, что изменение э. д. с. термопары под воздействием температуры холодных спаев будет автоматически компенсироваться дополнительным изменением выходного напряжения моста вследствие изменения сопротивления резистора.
Если э. д. с. термопары преобразуют в унифицированный сигнал промежуточным преобразователем, то компенсация температуры холодных спаев производится неуравновешенным мостом, который входит в состав преобразователя.
Медный резистор размещают в потенциометре или промежуточном преобразователе. Следовательно, там же должны находиться и холодные спаи термопары. В этом случае длина термопары должна быть равна расстоянию от места измерения температуры до места установки прибора. Такое условие практически невыполнимо, так как термоэлектроды термопар (жесткая проволока) неудобны для монтажа. Поэтому для соединения термопары с прибором применяют специальные соединительные провода, подобные по термоэлектрическим свойствам термоэлектродам термопар. Такие провода называются компенсационными. С их помощью холодные спаи термопары переносятся к измерительному прибору или преобразователю.
В промышленности применяют различные термопары, термоэлектроды которых изготовлены как из чистых металлов (платина), так и из сплавов хрома и никеля (хромель), меди и никеля (копель), алюминия и никеля (алюмель), платины и родия (платинородий), вольфрама и рения (вольфрамрений). Материалы термоэлектродов определяют предельное значение измеряемой температуры. Наиболее распространенные термоэлектродные пары образуют стандартные термопары: хромель-копель (предельная температура 600°С), хромель-алюмель (предельная температура 1000°С), платинородий-платина (предельная температура 1600°С) и вольфрамрений с 5% рения — вольфрамрений с 20 % рения (предельная температура 2200°С). Промышленные термопары отличаются высокой стабильностью и воспроизводимостью градуировочных характеристик, что позволяет заменять их без какой-либо переналадки остальных элементов измерительной цепи.
Термопары, как и термометры сопротивления, устанавливают в защитных чехлах, на которых указан тип термопары. Для высокотемпературных термопар применяют защитные чехлы из теплостойких материалов: фарфора, оксида алюминия, карбида кремния и т. п.
Пирометры излучения
Пирометры излучения предназначены для бесконтактного измерения температуры по тепловому излучению нагретых тел. Наиболее распространены радиационные пирометры.
Действие радиационного пирометра основано на измерении всей энергии излучения нагретого тела. Лучи от нагретого тела объективом фокусируются на зачерненной пластинке и нагревают ее. Температура пластинки при этом оказывается пропорциональной энергии излучения, которая, в свою очередь, зависит от измеряемой температуры. Для измерения температуры пластинки обычно применяют батарею последовательно включенных термопар, э. д. с. которой измеряется автоматическим потенциометром.
В комплект пирометра входят телескоп, измерительный прибор и вспомогательное оборудование, предназначенное для защиты телескопа от воздействия измеряемой среды (копоти, пыли, высокой температуры).
Термометры расширения – это приборы основаны на свойстве тел увеличивать свой объем при нагревании. Среди них различают: биметаллические, стержневые (дилатометрические), жидкостные (стеклянные).
9.4.1.1 Принцип действия биметаллического термометра показан на рис. 1.20. Биметаллическая пластина под действием температуры изгибается, что определяется различными коэффициентами теплового расширения двух металлов, из которых изготовлена пластина. Один конец пластины закреплен жестко, а второй соединен со стрелкой показывающего устройства.
9.4.1.2 Стержневые термометры используют линейное расширение стержня под действием температуры. Устройство такого термометра поясняет рис. 9.21.
Стержень погружен в тело контролируемого объекта и одним концом жестко закреплен в нем. При изменении температуры свободный конец стержня перемещается и через систему рычагов воздействует на стрелку показывающего устройства.
Дилатометрические термометры чаще применяют в качестве сигнализаторов или регуляторов. Для этого вместо стрелки в них встраивают реостатные датчики или контакты.
Дилатометрические термометры удобно применять для измерения температуры в шкафах и прилавках, где не требуется высокая точность измерения и применение жидкостных термометров нежелательно.
Дилатометрические термометры для измерений используются сравнительно редко. Обычно они изготовляются в виде температурных реле и применяются для электрической сигнализации предельных значений температуры, а также в схемах автоматического регулирования температуры. Дилатометрические термометры выпускают на пределы измерения до 500 0 С.
К преимуществам дилатометрических термометров относятся высокая надежность и большие усилия, развиваемые чувствительным элементом. Последнее позволяет встраивать в дилатометры контактные устройства и использовать их в качестве термосигнализаторов и термодатчиков в системах автоматического регулирования и контроля температуры.
Дилатометрический термометр, например типа ТУДЭ, состоит из инварного стержня, латунной трубки и показывающей стрелки. Один конец инварного стержня жестко соединен с дном латунной трубки, а другой свободно перемещается. В зависимости от изменения температуры окружающей среды латунная трубка удлиняется или укорачивается. При этом свободный конец инварного стержня отклоняет стрелку прибора. Шкала прибора градуируется в 0 С.
9.4.1.3 Жидкостные термометры – приборы для измерения температуры, основанные на тепловом расширении жидкости. Применяется в диапазоне температур от –200 до 750 0 С. Жидкостные термометры представляет собой прозрачный стеклянный (редко кварцевый) резервуар с припаянным к нему капилляром (из того же материала). Шкала в 0 С наносится либо на толстостенный капилляр (т.н. палочный жидкостный термометр), либо на пластинку, жёстко соединённую с ним (жидкостный термометр с наружной шкалой). Жидкостный термометр с вложенной шкалой (например, медицинский) имеет внешний стеклянный (кварцевый) чехол. Шкалы имеют цену деления от 10 до 0,01 0 С. Термометрическая жидкость заполняет весь резервуар и часть капилляра. В зависимости от диапазона измерений жидкостный термометр заполняют пентаном (для измерения температуры от –200 до 35 0 С), этиловым спиртом (от –80 до 70 0 С), керосином (от –20 до 300 0 С), ртутью (от –35 до 750 0 С) и др. Наиболее распространены ртутные жидкостные термометры, т.к. ртуть остаётся жидкой в диапазоне температур от –38 до 356 0 С при нормальном давлении и до 750 0 С при небольшом повышении давления (для чего капилляр заполняют азотом). Галлиевый жидкостный термометр позволяет измерять температуру в диапазоне от 30 до 1200 0 С. Жидкостные термометры изготавливают из определенных сортов стекла и подвергают специальной термической обработке (старению), устраняющей смещение нулевой точки шкалы, связанное с многократным повторением нагрева и охлаждения термометра (поправку на смещение нуля шкалы необходимо вводить при точных измерениях). Точность жидкостного термометра определяется ценой делений его шкалы. Для обеспечения требуемой точности и удобства применения пользуются жидкостные термометры с укороченной шкалой; наиболее точные из них имеют на шкале точку 0 0 С независимо от нанесённого на ней температурного интервала. Точность измерений зависит от глубины погружения жидкостного термометра в измеряемую среду. Погружать жидкостный термометр следует до отсчитываемого деления шкалы или до специально нанесённой на шкале черты (хвостовые жидкостные термометры). Если это невозможно, следует вводить температурную поправку на выступающий столбик.
Ртутные контактные термометры имеют дополнительные функциональные возможности и служат для измерения температуры и одновременно для преобразования отклонения температуры от заданного значения в электрическую величину.
Ртутные контактные термометры могут иметь постоянно впаянные или передвижные контакты. Термометр с магнитной перестановкой контактов ТКМП имеет две шкалы: верхняя – для настройки прибора на заданную температуру, нижняя – для измерения температуры.
Применяемые ртутные контактные термометры имеют ряд недостатков, главными из которых являются невысокая точность измерений при нестабильности показаний и термическая инерционность.
Ртутный контактный термометр ТПК является двухпозиционным датчиком температуры. Его применяют как регулятор температуры и как сигнализатор в схемах защиты отдельных узлов холодильных установок.
Ртутные контактные термометры ГЯ-104 с постоянными впаянными контактами имеют от одного до трех рабочих контактов и один нулевой. Рабочие контакты впаяны на высоте, при которой обеспечиваются заданные температуры размыкания и замыкания. Провода от контактов выведены к головке контактного термометра.
В стеклянных ртутных контактных термометрах, которые часто применяются в автоматизированных схемах, в капиллярную трубку впаяны два вольфрамовых проводника, а ртуть, перемещаясь в трубке, соединяет их, замыкает электрическую цепь и дает импульс.
При эксплуатации ртутных контактных термометров особое внимание обращают на состояние ртутного столбика. Так как замыкание электрической цепи в термометре происходит через ртуть, то для сохранения длительной работоспособности контактные термометры включают в схему исполнительных механизмов обязательно через промежуточное реле.
В эту группу входят жидкостные стеклянные термометры, принцип действия которых основан на тепловом расширении рабочего вещества (жидкости, удельный объем которой зависит от температуры), дилатометрические и биметаллические термометры, принцип действия которых основан на различном удлинении двух твердых тел, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения.
Жидкостные стеклянные термометры.В них в качестве термометрических (рабочих) веществ применяются ртуть Hg, этиловый спирт С2Н5ОН, толуол С6Н5СН3, пентан С5Н2 и др. Наиболее широкое распространение получили ртутные стеклянные термометры, которые изготовляются двух типов: с вложенной внутренней шкалой и палочные.
Ртутный стеклянный термометр с вложенной внутренней шкалой (рис. 3-1) состоит из наружной оболочки 1, в которой расположены термобаллон с ртутью 4, тонкостенный капилляр 3 и пластинка с нанесенной на ней шкалой 2. Термобаллон припаян к наружной оболочке, закрытой герметически. Ртутный стеклянный палочный термометр состоит из термобаллона, соединенного с толстостенным капилляром. Шкала у этого термометра нанесена на наружной поверхности капилляра в виде насечки по стеклу. Ртутными термометрами измеряют температуру от -30 до + 500.°С. Верхний предел определяется температурой размягчения стеклянной оболочки термометра, нижний- температурой затвердевания ртути (_35 °С). Для повышения температуры кипения ртути пространство над ртутью в капиллярной трубке заполняется инертным газом (азотом) под давлением 1,47-1,96 МПа. Для измерения низких температур (от -190 до +80 °С) предназначены стеклянные термометры с органическими заполнителями. Устройство их аналогично ртутным. Ртутные термометры разделяются по назначению на технические, лабораторные и образцовые. Технические термометры обычно бывают с вложенной шкалой и имеют тонкую прямую или изогнутую под углом 90, 120 или 135° нижнюю часть с баллоном на конце. Разновидностью ртутных технических термометров являются электроконтактные термометры с впаянными в капиллярную трубку контактами для разрывания и замыкания столбиком ртути электрической цепи. Они используются в основном для сигнализации о нарушении заданного температурного режима. Для предохранения технических термометров от повреждения их помещают в специальные металлические защитные оправы или гильзы. Зазор между баллоном и стенкой гильзы заполняется машинным маслом при измерении температуры до 150 °С, а при более высокой температуре - медными опилками. Гильзу делают такой Длины, чтобы чувствительная часть термометра находилась на оси трубопровода. На горизонтальном трубопроводе диаметром менее 200 мм термометр устанавливают наклонно навстречу потоку, а при диаметре более 200 мм - перпендикулярно оси трубы. Жидкостные стеклянные термометры расширения благодаря простоте конструкции, дешевизне, достаточно высокой точности измерения используются лабораторной и производственной практике пищевых производств. К недостаткам приборов относятся плохая наглядность шкалы, хрупкость, невозможность передачи показаний на расстояние, запаздывание показаний вследствие большой тепловой инерции.
Рис. 3-1. Общий вид термометров с вложенной шкалой
Дилатометрические термометры.На рис. 3-2 показан трубчатый дилатометрический термометр, представляющий собой закрытую с одного конца трубку /, внутри которой находится стержень 2, прижимаемый к дну трубки рычагом 3, соединенным с пружиной 4. Трубку изготовляют из материала с большим коэффициентом линейного расширения (меди, алюминия, латуни), а стержень - из материала с малым коэффициентом линейного расширения (кварца, инвара). При погружении термометра в измеряемую среду длина трубки изменяется,
а стержня остается практически прежней. Это приводит к перемещению конца стержня относительно трубки; стержень же связан посредством рычага 3 с указательной стрелкой прибора (либо с контактным устройством в системах автоматического регулирования температуры).
- Физическая сущность и особенность работы термоэлектрических термометров. Схемы соединения термопар с вторичным прибором. Схемы измерения, преимущества и недостатки.
Термоэлектрический термометр (ТТ) – это измерительный преобразователь, чувствительный элемент которого (термопара) расположен в специальной защитной арматуре, обеспечивающий защиту термоэлектродов от механических повреждений и воздействия измеряемой среды.
Для измерения температуры в металлургии наиболее широкое распространение получили термоэлектрические термометры, работающие в интервале температур от -200 до +2500 0C и выше. Данный тип устройств характеризует высокая точность и надежность, возможность использования в системах автоматического контроля и регулирования параметра, в значительной мере определяющего ход технологического процесса в металлургических агрегатах.
Сущность термоэлектрического метода заключается в возникновении ЭДС в проводнике, концы которого имеют различную температуру. Для того, чтобы измерить возникшую ЭДС, ее сравнивают с ЭДС другого проводника, образующего с первым термоэлектрическую пару AB (рис. 3), в цепи которой потечет ток.
Результирующая термо-ЭДС цепи, состоящей из двух разных проводников A и B (однородных по длине), равна
где и - разности потенциалов проводников A и B соответственно при температурах t2 и t1, мВ.
Термо-ЭДС данной пары зависит только от температуры t1 и t2 и не зависит от размеров термоэлектродов (длины, диаметра), величин теплопроводности и удельного электросопротивления.
Для увеличения чувствительности термоэлектрического метода измерения температуры в ряде случаев применяют термобатарею: несколько последовательно включенных термопар, рабочие концы которых находятся при температуре t2, свободные при известной и постоянной температуре t1.
Большой температурный диапазон измерения: от -200 °С до 1800—2200 °С
Точность более 1 °С трудно достижима, необходимо использовать термометры сопротивления или термисторы.
На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, т.к. ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный. Зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Лекция 3 – Термометры манометрические и расширения Учебные вопросы 1. Газовые,. Презентация на заданную тему содержит 19 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
1 Газовые, жидкостные и конденсационные манометрические термометры Принцип действия манометрического термометра основан на зависимости от измеряемой температуры давления рабочего вещества (жидкости, газа или пара), находящегося в замкнутом объеме. Манометрический термометр представляет собой неразъемное соединение трех элементов: термобаллона, капилляра и манометрической части.
Внутренние полости этих элементов соединены между собой и заполнены рабочим веществом. Внутренние полости этих элементов соединены между собой и заполнены рабочим веществом. Термобаллон помещают в объект измерений, с помощью капилляра (тонкой медной трубки) он соединен с манометрической частью, имеющей или отсчетное устройство, или контактное устройство или передающий преобразователь. При возрастании измеряемой температуры увеличивается давление рабочего вещества, которое преобразуется манометрической частью в пропорциональное изменение показаний или изменение выходного сигнала. Рабочим веществом у жидкостного термометра является кремнийорганическая жидкость, у газового термометра – азот под давлением, у конденсационного термометра – легкокипящая жидкость и ее пар.
По способу выдачи измерительной информации манометрические термометры могут быть: По способу выдачи измерительной информации манометрические термометры могут быть: показывающие; самопишущие; комбинированные (показывающие и самопишущие). Показывающие термометры могут иметь дополнительные устройства для сигнализации или для передачи аналогового пневматического или электрического сигнала. Самопишущие приборы могут изготовляться с пневматическим ПИ-регулятором и иметь привод диаграммы механический (часовой), электрический или пневматический. Диапазоны измерений манометрических термометров: газовых: –200… +800 ОС; жидкостных: –150… +400 ОС; конденсационных: –150… +400 ОС.
При эксплуатации манометрических термометров могут проявляться дополнительные погрешности: При эксплуатации манометрических термометров могут проявляться дополнительные погрешности: жидкостных термометров – температурная, гидростатическая; газовых термометров – температурная; конденсационных – гидростатическая, барометрическая. Длина капилляра у жидкостных термометров от 0,6 до 10 м; у газовых и конденсационных – от 0,6 до 25 м. Рассмотрим схему газового манометрического измерительного преобразователя температуры типа 13ТД73, предназначенного для линейного преобразования температуры в унифицированный пневматический сигнал в виде давления сжатого воздуха, изменяющегося в диапазоне от 20 до 100 кПа.
Термобаллон 1 помещают в объект измерения температуры. Термобаллон 1 помещают в объект измерения температуры. Термобаллон с помощью капилляра 2 соединен с сильфоном 3. Внутренняя полость термобаллона, капилляра и сильфона заполнена азотом под избыточным давлением несколько сотен килопаскалей. При увеличении измеряемой температуры увеличивается давление азота и под действием усилия, развиваемого сильфоном 3, поворачивается рычаг 4 относительно опоры. При этом заслонка 5 несколько прикрывает сопло 6, что приводит к увеличению давления сжатого воздуха на входе и на выходе пневматического усилителя мощности 7. Этот воздух поступает в линию связи, выполненную в виде металлической или пластмассовой трубки, а также в сильфон 8 обратной связи, который развивает усилие, уравновешивающее усилие от сильфона 3.
Таким образом, каждому значению измеряемой температуры соответствует определенное значение давления сжатого воздуха РВ на выходе преобразователя. Таким образом, каждому значению измеряемой температуры соответствует определенное значение давления сжатого воздуха РВ на выходе преобразователя. С помощью пружины 9 настраивают начальное значение выходного давления. Диапазоны измерений преобразователя могут быть от минус 50 ОС до +50 ОС; от 0 ОС до 100 ОС; … ; от 0 ОС до 400 ОС. Длина капилляра: от 1,6 м до 10 м. Классы точности: 0,6; 1; 1,5. Давление питания 140 кПа. Для включения преобразователя 13ТД73 в измерительный канал ИИС может быть применен промежуточный преобразователь типа ППЭ-2, предназначенный для преобразования унифицированного пневматического сигнала (от 20 до 100 кПа) в унифицированный электрический токовый сигнал (от 0 до 5 мА).
Пневмоэлектрический преобразователь типа ППЭ-2 предназначен для линейного преобразования непрерывного унифицированного пневматического сигнала в непрерывный унифицированный сигнал постоянного тока. Пневмоэлектрический преобразователь типа ППЭ-2 предназначен для линейного преобразования непрерывного унифицированного пневматического сигнала в непрерывный унифицированный сигнал постоянного тока. Принцип действия преобразователя основан на компенсации моментов сил. Рассмотрим схему преобразователя.
При этом возникает усилие, под действием которого рычаг 3 поворачивается и металлический флажок 4 приближается к катушке 5. При этом возникает усилие, под действием которого рычаг 3 поворачивается и металлический флажок 4 приближается к катушке 5. Индуктивное сопротивление катушки увеличивается и на выходе усилителя 6 возрастает размер тока I. Tок поступает в линию связи, выполненную в виде кабеля и в катушку 7 обратной связи. Вокруг катушки создается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного магнита 8. При этом создается усилие, уравновешивающее усилие от пружины 2. Таким образом, каждому значению входного давления сжатого воздуха РВ, которое изменяется от 20 до 100 кПа, соответствует определенное значение выходного тока I, изменяющееся в диапазоне от 0 до 5 мА. Класс точности преобразователя 1.
2 Термометры расширения К ним термометрам расширения относятся термометры трех видов: стеклянные жидкостные, биметаллические дилатометрические. Все они находят ограниченное применение в автоматических системах, где выполняют функции местных средств измерений, сигнализаторов и позиционных регуляторов.
В зависимости от изменения температуры жидкость устанавливается в капилляре на определенном уровне, являющемся мерой контролируемой температуры. В зависимости от изменения температуры жидкость устанавливается в капилляре на определенном уровне, являющемся мерой контролируемой температуры. Термометры могут быть: палочные – у которых шкала наносится непосредственно на внешнюю поверхность толстостенного капилляра диаметром от 6 до 8 мм; с вложенной шкалой – у которых шкала наносится на специальную шкальную пластинку из матового стекла, расположенную внутри внешней стеклянной оболочки термометра; с прикладной шкалой – у которых капиллярная трубка прикреплена к шкальной пластинке.
В качестве термометрической жидкости используется: В качестве термометрической жидкости используется: ртуть – в диапазоне от минус 35 ОС до плюс 600 ОС; этиловый спирт – в диапазоне от минус 80 ОС до плюс 70 ОС; керосин – от минус 60 ОС до плюс 300 ОС. Могут также использоваться и другие жидкости (толуол, пентан). В зависимости от метода градуировки и применения термометры могут быть:
Термометры могут быть эталонные, лабораторные, технические, метеорологические и бытовые. Термометры могут быть эталонные, лабораторные, технические, метеорологические и бытовые. Эталонные термометры применяются при поверке или калибровке других термометров. При этом используются термостаты, заполненные дистиллированной водой (до 99 ОС); минеральным маслом (до 200 ОС) или селитрой (до 550 ОС). Технические термометры изготовляются с вложенной шкалой и по форме нижней части могут быть прямые и угловые, изогнутые под углом 90О и 135О в сторону, противоположную шкале.
Выпускаются технические электроконтактные термометры типа ТЗК, имеющие впаянные в капилляр металлические проволочки-контакты. Выпускаются технические электроконтактные термометры типа ТЗК, имеющие впаянные в капилляр металлические проволочки-контакты. Замыкание электрической цепи между контактами происходит вследствие расширения ртути при нагревании. Выпускаются электроконтактные термометры типа ТПК, имеющие один неподвижный и один подвижный контакт в форме вольфрамовой проволоки. Проволока вводится в капилляр вертикально и может перемещаться с помощью винта и магнитной головки. На производстве термометры монтируются в специальных защитных оправах. Недостатком термометров является невозможность регистрации и передачи показаний на расстояние.
Действие биметаллических и дилатометрических термометров основано на использовании свойства твердого тела изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Действие биметаллических и дилатометрических термометров основано на использовании свойства твердого тела изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Если температурный интервал невелик, то зависимость длины твердого тела от температуры может быть выражена линейным уравнением где Lt – длина твердого тела при температуре t; L0 – длина твердого тела при температуре 0 ОС; L – средний коэффициент линейного расширения твердого тела в интервале температур от 0 до t.
Биметаллический термометр в качестве чувствительного элемента имеет биметаллическую пластину, состоящую из двух слоев сплавов с различными коэффициентами линейного расширения. Биметаллический термометр в качестве чувствительного элемента имеет биметаллическую пластину, состоящую из двух слоев сплавов с различными коэффициентами линейного расширения. Может использоваться латунь (L = 18∙10-6 ОС-1) и инвар (L = 0,9∙10-6 ОС-1). При нагревании латунь удлиняется в большей степени, чем инвар. Пластина изгибается в сторону инвара и воздействует на электрический контакт или перемещает стрелку вдоль шкалы.
Дилатометрический термометр имеет трубу из латуни и прикрепленный к трубе стержень из инвара. Дилатометрический термометр имеет трубу из латуни и прикрепленный к трубе стержень из инвара. При нагревании труба удлиняется в большей степени, чем стержень. Стержень воздействует на электрический контакт или перемещает стрелку вдоль шкалы.
Читайте также: