Princip raznih termometara
Termometar je opći naziv za instrumente za mjerenje temperature, koji mogu točno prosuditi i izmjeriti temperaturu. Fenomen širenja i skupljanja krutina, tekućina i plinova pod utjecajem temperature korišten je kao osnova za projektiranje. Postoje kerozinski termometri, alkoholni termometri, živini termometri, plinski termometri, otporni termometri, termopar termometri1, radijacijski termometri, optički termometri, bimetalni termometri itd. na izbor, ali moramo obratiti pozornost na pravilan način upotrebe. Kako bismo razumjeli relevantne karakteristike termometra i bolje ga koristili, ova je knjiga posebno napisana.
1. Plinski termometri: Vodik ili helij često se koriste kao materijali za mjerenje temperature. Budući da je temperatura ukapljivanja vodika i helija 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: Dijeli se na metalni otporni termometar i poluvodički otporni termometar, koji su izrađeni prema karakteristikama vrijednosti otpora koja se mijenja s temperaturom. Metalni termometri uglavnom koriste čiste metale kao što su platina, zlato, bakar, nikal i rodij, željezo, legure fosforne bronce; poluvodički termometri uglavnom koriste ugljik, germanij itd. Otporni termometri jednostavni su za korištenje, pouzdani su i široko su korišteni. Njegov mjerni raspon je oko -260 stupnjeva do 600 stupnjeva.
3. Termopar termometar: To je instrument za mjerenje temperature koji se široko koristi u industriji. Izrađen pomoću termoelektričnog fenomena. Dvije različite žice zavarene su zajedno kako bi oblikovale radni kraj, a druga dva kraja spojena su na mjerni instrument kako bi formirali krug. Podesite radni kraj na temperaturu koja se mjeri. Kada su temperature radnog kraja i slobodnog kraja različite, javlja se elektromotorna sila, tako da u petlji teče struja. Mjerenjem električne energije, temperatura na poznatom mjestu može se koristiti za određivanje temperature na drugom mjestu. Ovaj se termometar uglavnom sastoji od bakrenog konstantana, željeznog konstantana, nikal konstantana, zlata, kobalta, bakra, platine rodija itd. Pogodan je za dvije tvari s velikom temperaturnom razlikom, a uglavnom se koristi za mjerenje visoke temperature i niske zamućenosti. Neki termoparovi mogu mjeriti visoke temperature do 3000 stupnjeva, a neki mogu mjeriti niske temperature blizu nule.
4. Bimetalni termometar: odnosi se na termometar koji se posebno koristi za mjerenje temperature iznad 500 stupnjeva, uključujući optički termometar, kolorimetrijski termometar i radijacijski termometar. Princip i struktura bimetalnog termometra su relativno komplicirani, pa se ovdje neće ponavljati. Ima raspon mjerenja od 500 stupnjeva do 3000 stupnjeva ili više i nije prikladan za mjerenje niskih temperatura.
5. Kazaljka termometar: To je termometar u obliku instrument ploče, poznat i kao kalorimetar, koji služi za mjerenje sobne temperature, a napravljen je na principu toplinskog širenja i skupljanja metala. Koristi bimetalni lim kao temperaturni senzor za kontrolu pokazivača. Bimetali se obično spajaju zakovicama s bakrom i željezom, s bakrom lijevo, a željezom desno. Budući da je toplinsko širenje i skupljanje bakra očitije nego kod željeza, kad temperatura poraste, bakreni lim povlači željezni lim da se savije udesno, a pokazivač se skreće udesno (pokazuje na visoku temperaturu). Bimetal; obratno. , temperatura postaje niža, a pokazivač se skreće ulijevo (pokazuje na nisku temperaturu) vođen bimetalnim limom.
6. Termometar sa staklenom cijevi: Termometar sa staklenom cijevi koristi princip toplinskog širenja i skupljanja za postizanje mjerenja temperature. Budući da se koeficijent ekspanzije medija za mjerenje temperature razlikuje od točke ključanja i točke smrzavanja, naši uobičajeni termometri sa staklenom cijevi uglavnom uključuju: kerozinski termometar, živin termometar i crveni termometar za vodu. Prednosti su jednostavna struktura, praktična uporaba, visoka točnost mjerenja i niska cijena. Nedostatak je što su gornja i donja granica i točnost mjerenja ograničeni kvalitetom stakla i svojstvima medija za mjerenje temperature. Ne može se teleportirati i lomljiv je.
7. Tlačni termometar: Tlačni termometar koristi tekućinu, plin ili zasićenu paru u zatvorenom spremniku za stvaranje ekspanzije volumena ili promjene tlaka kao mjerni signal nakon zagrijavanja. Njegova osnovna struktura sastoji se od tri dijela: termometra, kapilarne cijevi i indikatorskog stola. Bila je to jedna od najranijih metoda kontrole temperature korištena u procesu proizvodnje. Sustavi za mjerenje tlaka i temperature još uvijek su vrlo široko korištena metoda mjerenja za indikaciju i kontrolu temperature na licu mjesta. Prednosti tlačnih termometara su: jednostavna struktura, visoka mehanička čvrstoća, neboje se vibracija. Jeftin i ne zahtijeva vanjsku energiju. Nedostaci su: raspon mjerenja temperature je ograničen, općenito -80~400 stupnjeva; gubitak topline je velik i vrijeme odziva je sporo; sustav za brtvljenje instrumenta (termalna žarulja, kapilara, opružna cijev) je oštećen, održavanje je teško i mora se zamijeniti; na točnost mjerenja utječe temperatura okoline, položaj ugradnje žarulje ima veliki utjecaj, a točnost je relativno niska; udaljenost prijenosa kapilare je ograničena. Normalni radni raspon tlačnog termometra trebao bi biti 1/2--3/4 raspona, a instrument za prikaz i termometar trebaju biti u vodoravnom položaju što je više moguće. Montažni vijci s temperaturnom kuglom korišteni tijekom instalacije uzrokovat će gubitak temperature, što će rezultirati netočnom temperaturom. Tijekom ugradnje potrebno je provesti toplinsku izolaciju, a topla žarulja treba raditi u okruženju bez vibracija što je više moguće.
8. Rotacijski termometar: Rotacijski termometar izrađen je od valjanih bimetalnih limova. Jedan kraj bimetala je fiksiran, a drugi kraj je spojen na pokazivač. Zbog različitih stupnjeva širenja dva metalna komada, bimetalni komad se različito uvija na različitim temperaturama, a kazaljke pokazuju različite položaje na brojčaniku. Temperatura se može znati iz očitanja na brojčaniku.
9. Poluvodički termometar: kemikalija za promjenu otpora poluvodiča razlikuje se od metala. Kako se temperatura povećava, njihov otpor se smanjuje i varira šire. Stoga mala promjena temperature također može uzrokovati značajnu promjenu otpora. Termometri su izrađeni s visokom preciznošću i često se nazivaju senzorima temperature.
10. Termopar termometar: Termopar termometar se sastoji od dva različita metala spojena na osjetljivi voltmetar. Metalni kontakti stvaraju različite potencijalne razlike u metalu pri različitim temperaturama. Razlika potencijala je mala pa je za njezino mjerenje potreban osjetljiv voltmetar. Temperatura se može znati iz očitanja voltmetra.
11. Optički pirometar: Ako je temperatura objekta dovoljno visoka da emitira mnogo vidljive svjetlosti, njegova se temperatura može odrediti mjerenjem količine toplinskog zračenja. Ovaj termometar je lagani termometar. Ovaj se termometar uglavnom sastoji od teleskopa s crvenim filtrom i sklopa sklopova s malom žaruljom, galvanometrom i promjenjivim otpornikom. Prije uporabe 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 žarulje bude ista kao i svjetlina objekta koji se mjeri. Tada se temperatura mjerenog objekta može očitati s galvanometra.
12. Termometar s tekućim kristalima: Tekući kristali napravljeni različitih formula imaju različite temperature faznog prijelaza. Kada se podvrgnu faznoj promjeni, mijenjaju se i njihova optička svojstva, zbog čega tekući kristali izgledaju bez boje. Ako je komad papira obložen tekućim kristalima s različitim temperaturama faznog prijelaza, temperatura se može znati iz promjene boje tekućeg kristala. Prednost ovog toplomjera je što se lako očitava, a nedostatak je što nije dovoljan. Često se koristi u akvarijima s ukrasnom ribom za izlaganje.
