Μία από τις πιο σημαντικές φυσικές παραμέτρους που μελετώνται, παρατηρούνται και διορθώνονται συχνότερα, είτε πρόκειται για την καθημερινή ζωή ενός ατόμου, είτε για κύκλους παραγωγής είτε για εργαστηριακή έρευνα, είναι ο δείκτης θερμοκρασίας. Ανάλογα με τις ιδιότητες, τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τον καθοριστικό μηχανισμό λειτουργίας, υπάρχει μια ορισμένη ταξινόμηση των συσκευών μέτρησης θερμοκρασίας σε χωριστούς τύπους: συμβατικές συσκευές υγρών ή σύνθετοι, προηγμένοι ηλεκτρονικοί μετρητές και λέιζερ, που είναι μια αξιόλογη εναλλακτική λύση στο γνωστό οικιακό θερμόμετρο. Φυσικά, ο τόπος εφαρμογής τέτοιων συσκευών είναι θεμελιώδης και καθοριστικός παράγοντας.
Τύποι οργάνων για μέτρηση θερμοκρασίας
Οι συσκευές για τη διεξαγωγή της απαραίτητης έρευνας, συμπεριλαμβανομένης μιας συσκευής για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα, διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό, καθώς και ως προς την αρχή λειτουργίας, η οποίαχρησιμοποιείται για μετρήσεις. Επαρκώς διαδεδομένη χρήση σε θερμόμετρα επαφής και εξ αποστάσεως, που αλλιώς ονομάζονται πυρόμετρα. Επιπλέον, η ταξινόμηση των ομάδων οργάνων μέτρησης θερμοκρασίας:
- Θερμόμετρα διαστολής υγρού από γυαλί και μέταλλο, που λειτουργούν στην ιδιότητα της αλλαγής του όγκου των σωμάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Το εύρος δράσης τους είναι από -190 έως +500 °C.
- Μανομετρικά θερμόμετρα που χρησιμοποιούν τη σχέση μεταξύ της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας μιας αέριας ουσίας που βρίσκεται σε κλειστό όγκο και της πίεσης. Εργαστείτε σε τιμές από -160 έως +600 °C.
- Τα θερμόμετρα ηλεκτρικής αντίστασης λειτουργούν βασιζόμενοι στην ικανότητα των υλικών αγωγών να αλλάζουν την ηλεκτρική αντίσταση καθώς θερμαίνονται και κρυώνουν. Αποτελεσματικό σε θερμοκρασίες από -200 έως +650 °C.
- Θερμοηλεκτρικοί μετατροπείς - θερμοστοιχεία. Εμπλέκονται στην περιοχή από 0 έως +1800 °C. Αυτά τα όργανα μέτρησης θερμοκρασίας χρησιμοποιούν την ιδιότητα δύο διαφορετικών μετάλλων και κραμάτων μετάλλων για να παράγουν ηλεκτροκινητική δύναμη όταν αλλάζει η θερμοκρασία της διασταύρωσης.
- Συσκευή για τον προσδιορισμό θερμοκρασίας από +100 έως +2500 °С - πυρόμετρο ακτινοβολίας (φωτοηλεκτρικό, οπτικό, ακτινοβολία). Η δράση οφείλεται στο γεγονός ότι ο σταθερός δείκτης επηρεάζει την ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται από το σώμα. Αναφέρεται στον τύπο μέτρησης χωρίς επαφή. Υπάρχουν σταθερά και κινητά πυρόμετρα, χαμηλής και υψηλής θερμοκρασίας πυρόμετρα.
Θερμόμετρα και αισθητήρες
Σύμφωνα με άλλη ταξινόμηση των συσκευών στερέωσης θερμότηταςχωρίζονται σε θερμόμετρα και αισθητήρες θερμοκρασίας.
Τα πρώτα είναι μηχανικά όργανα, συμπεριλαμβανομένων μετρητών με πλήρωση αερίου, διμετάλλων, μετρητών θερμοκρασίας γυαλιού και ελεγκτές συνδυασμού.
Οι θερμικοί αισθητήρες είναι εξαιρετικά ακριβείς προηγμένες ηλεκτρονικές συσκευές για τον καθορισμό μετρήσεων θερμοκρασίας σε υγρά και στερεά. Αυτά θα πρέπει να περιλαμβάνουν θερμόμετρα αντίστασης, θερμοστοιχεία, μετατροπείς μετρήσεων αισθητήρων και συσκευές σηματοδότησης εξοπλισμένες με μηχανισμούς ρελέ.
Οι πιο πρόσφατοι θερμικοί ανιχνευτές είναι εξοπλισμένοι με διεπαφή USB, μνήμη για αποθήκευση και ανάλυση μελετών και δείκτη λέιζερ.
Μετρητές θερμοκρασίας νερού
Κάθε μεμονωμένη συσκευή μέτρησης της θερμοκρασίας νερού, ψυχρού και ζεστού διαλύματος χαρακτηρίζεται από μια ειδική αρχή λειτουργίας. Υπάρχουν συσκευές γενικής χρήσης που είναι επίσης κατάλληλες για τη μέτρηση δεικτών αέρα.
Υγρόμετρα
Οι μετρητές υγρών γυαλιού είναι γνωστοί ως τα πιο στοιχειώδη και ακριβή θερμόμετρα, τα οποία είναι διαθέσιμα σε ευθεία και γωνιακά. Και το πεδίο εφαρμογής τους είναι η ανάλυση του τεχνολογικού εξοπλισμού, καθώς και των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας (μετρήσεις σε αγωγούς). Οι συσκευές είναι κατάλληλες για τιμές από -35 έως +600 ° C και ο υδράργυρος χρησιμοποιείται συχνότερα ως ευαίσθητο στοιχείο και οι μετρήσεις καταγράφονται σε μια κλίμακα.
Ανάλογα με τον τόπο εφαρμογής και τα δομικά χαρακτηριστικά, διακρίνονται οι ιατρικές, τεχνικές, ηλεκτροεπαφείς, υγρές, στικ και άλλες συσκευές.
Επιλέγεται μια συγκεκριμένη συσκευή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του νερού λαμβάνοντας υπόψη το επιτρεπόμενο σφάλμα μέτρησης.
Συσκευές για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας του αέρα
Η πρώτη συσκευή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα είναι ένα γυάλινο θερμόμετρο, το ενεργό υγρό στοιχείο στο οποίο μπορεί να είναι υδράργυρος, αιθυλική αλκοόλη, τολουόλιο και άλλες ουσίες.
Οι μετρητές υδραργύρου υψηλής ακρίβειας είναι κολλητοί και με ενσωματωμένη γυάλινη ζυγαριά. Έχουν ζήτηση στην εργαστηριακή έρευνα σε διάφορους τομείς παραγωγής και ιατρικής. Το θερμόμετρο ραβδί είναι εξοπλισμένο με ένα διαφανές διαβαθμισμένο τριχοειδές σωλήνα ανθεκτικό στη θερμότητα και ο δεύτερος τύπος μετρητών χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι τα τμήματα της κλίμακας βρίσκονται πίσω από αυτό σε ξεχωριστή πλάκα και ολόκληρος ο μηχανισμός προστατεύεται από μια θήκη από ανθεκτικό γυαλί.
Αν υπάρχουν ηλεκτρικές επαφές στη συσκευή, ονομάζεται θερμικός συναγερμός και το ευαίσθητο υγρό μέσα στη δεξαμενή και το τριχοειδές δείχνει την πραγματική θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου.
Λειτουργίες θερμοστάτη και συναγερμών
Εκτός από τα παραπάνω, υπάρχουν και άλλες συσκευές για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, ως ελεγκτές θερμοκρασίας και συσκευές σηματοδότησης, τα διαστολόμετρα ράβδου χρησιμοποιούνται με ευαίσθητα μέρη κατασκευασμένα από ανόμοια κράματα μετάλλων, τα οποία επιμηκύνονται όταν θερμαίνονται με διαφορετική ποσότητα.
Η ίδια αρχή χαρακτηρίζει έναν άλλο τύπο θερμομέτρου - διμεταλλικό, με ένθετο ευαίσθητο στη θερμοκρασία ελατήριο συγκολλημένο σε ένα ζεύγος μετάλλουπλάκες με διαφορετική θερμική διαστολή. Κατά τη διαδικασία θέρμανσης, το ελατήριο κάμπτεται προς την πλάκα με χαμηλότερο θερμικό συντελεστή και ο απαιτούμενος δείκτης θερμοκρασίας βρίσκεται από το μέγεθος της κάμψης.
Ηλεκτροθερμόμετρο
Για την απομακρυσμένη καταγραφή των θερμικών παραμέτρων του περιβάλλοντος στην περιοχή από -15 έως +125 ° C, μια συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας χωρίς επαφή - ένα ηλεκτροθερμόμετρο αναρρόφησης - είναι εξαιρετική. Η συσκευή του περιλαμβάνει έναν μετρητή και έναν αισθητήρα που συνδέονται μεταξύ τους με ένα καλώδιο.
Το αισθητήριο στοιχείο είναι το λεπτότερο χάλκινο σύρμα του αισθητήρα, τυλιγμένο σε μια σπείρα σε ένα πλαίσιο νήματος.
Ποιες είναι οι συσκευές για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος
Η θερμοκρασία του σώματος μετριέται συνήθως με ένα θερμόμετρο. Όμως σήμερα υπάρχουν πολλά άλλα θερμόμετρα που διαφέρουν ως προς την εμφάνιση και τις βασικές αρχές λειτουργίας.
Οι πιο κοινές συσκευές στις οποίες ανήκει το θερμόμετρο μας λειτουργούν με τη θερμική διαστολή υδραργύρου, κηροζίνης, αλκοόλης και άλλων υγρών. Είναι φθηνά, πρακτικά και αρκετά ακριβή, ειδικά τα υδράργυρα, αν και το δηλητηριώδες περιεχόμενο στην εύθραυστη γυάλινη θήκη ενέχει κάποιο κίνδυνο.
Μια ηλεκτρονική ή ψηφιακή συσκευή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος δείχνει την επιθυμητή τιμή χάρη στον ενσωματωμένο αισθητήρα, αλλά το κόστος της είναι πολύ υψηλότερο από την τιμή των υγρών «συναδέλφων». Αυτά τα θερμόμετρα είναι επαφής.
Τα υπέρυθρα πυρόμετρα δεν απαιτούν άμεση επαφή μεάτομο που ενεργεί εξ αποστάσεως. Ένας υπερευαίσθητος αισθητήρας διαβάζει την ποσότητα της ακτινοβολίας σε 2-15 δευτερόλεπτα, εμφανίζοντας το αποτέλεσμα στην οθόνη. Αυτά τα όργανα μέτρησης θερμοκρασίας χωρίς επαφή είναι ιδανικά για οικογένειες με μικρά παιδιά, για καταστάσεις που κοιμούνται άρρωστοι κ.λπ. Επιπλέον, ισχύουν για οικιακή μαγειρική και πιο ισχυροί τύποι χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική ενέργεια, τα εργοτάξια, τη μεταλλουργία και άλλες βιομηχανίες.
Όταν απαιτείται απομακρυσμένο πυρόμετρο
Υπάρχουν συχνά καταστάσεις όπου είναι αδύνατο ή απλά άβολο να μετρηθεί η θερμοκρασία με επαφή. Σε τέτοιες περιπτώσεις θα χρειαστείτε ένα πυρόμετρο - μια συσκευή για απομακρυσμένη μέτρηση θερμοκρασίας, συγκεκριμένα:
- κατά τη μέτρηση δεικτών πολύ θερμαινόμενων σωμάτων ή τοξικού περιβάλλοντος,
- με δύσκολη πρόσβαση και με ένα μικρό σφάλμα, μπορείτε να κάνετε μετρήσεις σε απόσταση δεκάδων μέτρων.
- όταν παρατηρείτε μηχανισμούς σε κίνηση, και αυτό θα διαρκέσει ένα κλάσμα του δευτερολέπτου;
- κατά τη διάγνωση της ηλεκτρικής ασφάλειας ενός κτιρίου, όταν ένας τέτοιος μετρητής είναι βολικός για απομακρυσμένη σάρωση σε πολλές απομακρυσμένες περιοχές.
Ποιες συσκευές μπορούν να μετρήσουν τη θερμοκρασία του μετάλλου
Στη μεταλλουργική βιομηχανία, τα κράματα λιωμένων μετάλλων απαιτούν ένα ανθεκτικό όργανο για τη μέτρηση των υψηλών θερμοκρασιών.
Τα πυρόμετρα που περιγράφηκαν ήδη νωρίτερα θεωρούνται ως τέτοια. Διορθώνουν την ακτινοβολία θερμότητας σε απόσταση,που χαρακτηρίζει την πραγματική θερμοκρασία του μετάλλου. Σε δύσκολες συνθήκες δεικτών υπερυψηλής θερμότητας, η μέθοδος χωρίς επαφή είναι ιδανική. Η οθόνη LCD εμφανίζει τα ακόλουθα δεδομένα:
- πραγματική θερμοκρασία Φαρενάιτ και Κελσίου;
- οριακές θερμοκρασίες;
- φόρτιση μπαταρίας.
Η μέγιστη ακρίβεια της μετρούμενης μεταβλητής μπορεί να επιτευχθεί μόνο όταν δεν υπάρχει παρεμβολή μεταξύ του αντικειμένου και του απομακρυσμένου οργάνου με τη μορφή ατμών ή στερεών που απορροφούν θερμότητα. Εάν είναι απαραίτητο να γίνουν μετρήσεις του μεταλλικού κράματος στην κουτάλα μεταφοράς ή κατά την εμφιάλωση, τότε θα πρέπει να γίνει αποδεκτή η προϋπόθεση ότι ο δείκτης θερμοκρασίας θα είναι μικρότερος από την πραγματική και θα προσδιορίζεται με υπολογισμούς.
Για να αποφευχθεί η ανακρίβεια αυτής της μεθόδου, χρησιμοποιείται μια άλλη συσκευή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του μετάλλου, δηλαδή ο προσομοιωτής μαύρου σώματος. Βυθίζεται στο τήγμα και παρουσιάζεται σε μορφή σωλήνα με σφραγισμένο ή ανοιχτό άκρο, κοίλο κώνο ή κύπελλο από πυρίμαχο μέταλλο. Είτε έτσι είτε αλλιώς, ο μετρητής θερμοκρασίας πρέπει να έχει ανώτερη αντοχή στη θερμότητα, χημική αντοχή και εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα για να παρέχει εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις.
Μέτρηση θερμοκρασίας κινητήρα
Η μακροχρόνια λειτουργία, καθώς και οι περιοδικές επισκευές μηχανημάτων και μηχανισμών, απαιτούν την παρουσία ειδικού εξοπλισμού, ο οποίος περιλαμβάνει συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας κινητήρα. Αυτά περιλαμβάνουν θερμοστοιχεία, θερμίστορ και θερμόμετρα διαστολής.
Θερμοστοιχεία – πολύ εύχρηστα και φαρδιάσυσκευές γνωστές στους αυτοκινητιστές για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των επιφανειών, των περιελίξεων και της εσωτερικής κοιλότητας του κινητήρα. Χρησιμοποιώντας αυτούς τους αισθητήρες θερμοκρασίας, μπορείτε να καταγράψετε δεδομένα ακόμα και σε δυσπρόσιτα σημεία του κινητήρα, σε αυλακώσεις και πυρήνες. Είναι δύο μονωμένα σύρματα από διαφορετικό μέταλλο με άκρα συγκολλημένα στη μία πλευρά, τα οποία τοποθετούνται σε ένα ορισμένο σημείο μέτρησης. Τα δεύτερα άκρα συνδέονται με ένα χιλιοστόμετρο και ένα θερμόμετρο και το άθροισμα των ενδείξεων τους καθορίζει την πραγματική τιμή θερμοκρασίας.
Τα θερμόμετρα διαστολής υδραργύρου και αλκοόλης είναι πολύ βολικά για τη λήψη των απαραίτητων μετρήσεων σε προσβάσιμες περιοχές: την περιέλιξη, την ανοιχτή επιφάνεια διαφόρων τμημάτων, καθώς και τη ροή αέρα που εξέρχεται (ή εισέρχεται) από τον κινητήρα. Τα θερμίστορ με τη μορφή περιέλιξης χάλκινου σύρματος τοποθετούνται ταυτόχρονα σε πολλά σημεία του κινητήρα, ενεργοποιώντας τα με τη σειρά τους, λαμβάνοντας σταθερές μετρήσεις και προσδιορίζοντας τη μέση τιμή.
Δευτερεύοντα όργανα που χρησιμοποιούνται στις μετρήσεις θερμοκρασίας
Ας προσπαθήσουμε να ορίσουμε τι είναι μια βιομηχανική δευτερεύουσα συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας. Στην πραγματικότητα, αυτή η αυτόματη συσκευή είναι μια σημαντική προσθήκη στον κύριο μετρητή, καταγράφοντας και μετατρέποντας καταγεγραμμένους δείκτες σε αναγνώσιμη μορφή. Είναι απαραίτητο για την εφαρμογή σαφούς ελέγχου, σηματοδότησης και έγκαιρης ρύθμισης της θερμοκρασίας σε εκείνες τις εξαιρετικές περιπτώσεις που εμφανίζονται αποκλίσεις από τις παραμέτρους που καθορίζονται από τις συνθήκες λειτουργίας. Οι σταθερές και οι φορητές δευτερεύουσες ηλεκτρικές συσκευές διαχωρίζονται χωριστά.
Συνήθως δευτερεύουσες συσκευέςγια μέτρηση θερμοκρασίας διαθέτουν ανθεκτική προστατευτική θήκη από χάλυβα και είναι εξοπλισμένα με βαθμονομημένη ζυγαριά. Οι τιμές καταγράφονται σύμφωνα με το διάγραμμα που καταγράφεται από θερμοστοιχεία, μετρητές καταπόνησης, θερμόμετρα αντίστασης, μετατροπείς και άλλες συσκευές.
Λαμβάνοντας υπόψη τους διάφορους τρόπους παρουσίασης πληροφοριών, οι δευτερεύουσες συσκευές θα πρέπει να χωρίζονται σε εγγραφή και ένδειξη, μονοκάναλες και πολυκαναλικές, διπλής λειτουργίας και μονού εύρους. Με την παρουσία ενός μηχανισμού σηματοδότησης, αυτές οι συσκευές υποδεικνύουν αμέσως μια απαράδεκτη αλλαγή θερμοκρασίας που είναι διαφορετική από την απαιτούμενη τιμή. Αυτό βοηθά στη διατήρηση της λογικής ροής όλων των αντιδράσεων και των τεχνολογικών διαδικασιών στις οποίες εμπλέκονται.
Με όλη την ποικιλία συσκευών που καταγράφουν τους δείκτες θερμοκρασίας αερίων, υγρών και στερεών, θα πρέπει κανείς να προσεγγίσει σοβαρά την επιλογή της επιθυμητής συσκευής. Οι πρωταρχικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι τα επιτρεπτά όρια τιμών θερμοκρασίας, η μέγιστη απόσταση στην οποία μπορούν να ληφθούν οι μετρήσεις (διόπτευση), η ακρίβεια. Και, φυσικά, λαμβάνεται υπόψη το εύρος χρήσης ενός συγκεκριμένου τύπου θερμομέτρου.
