Princip různých teploměrů
Teploměr je obecné označení pro přístroje na měření teploty, které dokážou přesně posuzovat a měřit teplotu. Jako základ návrhu je použit fenomén rozpínání a smršťování pevných látek, kapalin a plynů vlivem teploty. Na výběr máme petrolejové teploměry, lihové teploměry, rtuťové teploměry, plynové teploměry, odporové teploměry, termočlánkové teploměry1, radiační teploměry, optické teploměry, bimetalové teploměry atd., musíme však dbát na správný způsob použití. Abychom porozuměli příslušným charakteristikám teploměru a lépe jej používali, byla tato kniha speciálně napsána.
1. Plynové teploměry: Jako materiály pro měření teploty se často používají vodík nebo helium. Protože teplota zkapalňování vodíku a helia je velmi nízká, blízká nule, je rozsah jeho měření teploty velmi široký. Tento teploměr je velmi vysoký a většinou se používá pro přesná měření.
2. Odporový teploměr: Dělí se na kovový odporový teploměr a polovodičový odporový teploměr, které se vyrábí podle charakteristiky hodnoty odporu měnící se s teplotou. Kovové teploměry používají hlavně čisté kovy, jako je platina, zlato, měď, nikl a rhodium železo, slitiny fosforového bronzu; polovodičové teploměry používají hlavně uhlík, germanium atd. Odporové teploměry se snadno používají, jsou spolehlivé a jsou široce používány. Rozsah měření je přibližně -260 stupňů až 600 stupňů .
3. Termočlánkový teploměr: Je to přístroj na měření teploty široce používaný v průmyslu. Vyrobeno pomocí termoelektrického jevu. Dva různé dráty jsou svařeny dohromady, aby vytvořily pracovní konec, a další dva konce jsou připojeny k měřicímu přístroji, aby vytvořily obvod. Nastavte pracovní konec na teplotu, která má být měřena. Když je teplota pracovního konce a volného konce rozdílná, vzniká elektromotorická síla, takže ve smyčce protéká proud. Měřením elektřiny lze teplotu na známém místě použít k určení teploty na jiném místě. Tento teploměr je většinou složen z měděného konstantanu, železného konstantanu, niklového konstantanu, zlatokobaltové mědi, platiny rhodia atd. Je vhodný pro dvě látky s velkým teplotním rozdílem a většinou se používá pro měření vysoké teploty a nízkého zákalu. Některé termočlánky mohou měřit vysoké teploty až do 3000 stupňů a některé mohou měřit nízké teploty blízké nule.
4. Bimetalový teploměr: označuje teploměr speciálně používaný k měření teploty nad 500 stupňů, včetně optického teploměru, kolorimetrického teploměru a radiačního teploměru. Princip a struktura bimetalového teploměru jsou poměrně složité a nebudou zde opakovány. Má rozsah měření 500 stupňů až 3000 stupňů nebo vyšší a není vhodný pro měření nízkých teplot.
5. Ručkový teploměr: Je teploměr ve tvaru palubní desky, známý také jako kalorimetr, který se používá k měření pokojové teploty a je vyroben na principu tepelné roztažnosti a smršťování kovu. Používá bimetalový plech jako prvek pro snímání teploty pro ovládání ukazatele. Bimetaly jsou obvykle nýtovány mědí a železem, přičemž měď vlevo a železo vpravo. Protože tepelná roztažnost a smršťování mědi je zjevnější než u železa, když teplota stoupá, měděný plech táhne železný plech, aby se ohýbal doprava, a ukazatel se vychyluje doprava (ukazuje na vysokou teplotu). bimetal; naopak. , teplota se sníží a ukazatel se vychýlí doleva (ukazuje na nízkou teplotu) poháněný bimetalovým plechem.
6. Teploměr se skleněnou trubicí: Teploměr se skleněnou trubicí využívá principu tepelné roztažnosti a kontrakce k dosažení měření teploty. Protože se koeficient roztažnosti média pro měření teploty liší od bodu varu a bodu mrazu, naše běžné teploměry se skleněnou trubicí zahrnují hlavně: petrolejový teploměr, rtuťový teploměr a vodní teploměr s červeným perem. Výhodou je jednoduchá konstrukce, pohodlné použití, vysoká přesnost měření a nízká cena. Nevýhodou je, že horní a dolní meze a přesnost měření jsou omezeny kvalitou skla a vlastnostmi média pro měření teploty. Nelze jej teleportovat a je křehký.
7. Tlakový teploměr: Tlakový teploměr využívá kapalinu, plyn nebo sytou páru v uzavřené nádobě ke generování objemové expanze nebo změny tlaku jako měřicí signál po zahřátí. Jeho základní struktura se skládá ze tří částí: teplotní baňky, kapiláry a indikační tabulky. Byla to jedna z prvních metod regulace teploty používaných ve výrobním procesu. Systémy měření teploty tlaku jsou stále velmi široce používanou metodou měření pro indikaci a řízení teploty na místě. Výhody tlakových teploměrů jsou: jednoduchá konstrukce, vysoká mechanická pevnost, nebojí se vibrací. Levná a nevyžaduje žádnou externí energii. Nevýhody jsou: rozsah měření teploty je omezený, obecně -80~400 stupňů; tepelné ztráty jsou velké a doba odezvy je pomalá; těsnící systém přístroje (termobulka, kapilára, pružinová trubice) je poškozen, údržba je obtížná a musí být vyměněna; přesnost měření je ovlivněna okolní teplotou, velký vliv má montážní poloha žárovky a přesnost je relativně nízká; přenosová vzdálenost kapiláry je omezená. Normální pracovní rozsah tlakového teploměru by měl být 1/2--3/4 rozsahu a zobrazovací přístroj a teplotní žárovka by měly být pokud možno ve vodorovné poloze. Upevňovací šrouby teplotní koule použité během instalace způsobí ztrátu teploty, což má za následek nepřesnou teplotu. Tepelně izolační ošetření by mělo být provedeno během instalace a teplá žárovka by měla pracovat pokud možno v prostředí bez vibrací.
8. Rotační teploměr: Rotační teploměr je vyroben z válcovaných bimetalových plechů. Jeden konec bimetalu je pevný a druhý konec je připojen k ukazateli. Vzhledem k různému stupni roztažnosti dvou kusů kovu se bimetalový kus různě kroutí při různých teplotách a ručky směřují do různých poloh na číselníku. Teplotu lze poznat z odečítání na číselníku.
9. Polovodičový teploměr: Chemická změna odporu u polovodičů se liší od chemické látky u kovu. S rostoucí teplotou jejich odpor klesá a mění se více. Proto malá změna teploty může způsobit i výraznou změnu odporu. Teploměry jsou vyráběny s vysokou přesností a jsou často označovány jako teplotní senzory.
10. Termočlánkový teploměr: Termočlánkový teploměr se skládá ze dvou různých kovů připojených k citlivému voltmetru. Kovové kontakty vytvářejí různé potenciální rozdíly napříč kovem při různých teplotách. Potenciální rozdíl je malý, takže k jeho měření je potřeba citlivý voltmetr. Teplotu lze poznat z odečtení voltmetru.
11. Optický pyrometr: Pokud je teplota předmětu dostatečně vysoká, aby vyzařovala hodně viditelného světla, lze jeho teplotu určit měřením množství tepelného záření. Tento teploměr je lehký teploměr. Tento teploměr se skládá především z dalekohledu s červeným filtrem a soustavy obvodů s malou žárovkou, galvanometrem a proměnným rezistorem. Před použitím stanovte vztah mezi teplotou odpovídající různému jasu vlákna a údajem na ampérmetru. Při použití namiřte dalekohled na měřený objekt a upravte odpor tak, aby jas žárovky byl stejný jako jas měřeného objektu. V tomto okamžiku lze z galvanometru odečíst teplotu měřeného objektu.
12. Teploměr z tekutých krystalů: Tekuté krystaly vyrobené z různých vzorců mají různé teploty fázového přechodu. Když projdou fázovou změnou, změní se také jejich optické vlastnosti, takže tekuté krystaly vypadají jako vybledlé. Pokud je kus papíru potažen tekutými krystaly s různými teplotami fázového přechodu, lze teplotu poznat ze změny barvy tekutého krystalu. Výhodou tohoto teploměru je, že je dobře čitelný, ale nevýhodou je, že nestačí. Často se používá v okrasných akváriích na ukázku.
