Princíp rôznych teplomerov
Teplomer je všeobecný pojem pre prístroje na meranie teploty, ktoré dokážu presne posúdiť a merať teplotu. Ako základ návrhu sa používa fenomén expanzie a kontrakcie pevných látok, kvapalín a plynov pod vplyvom teploty. Na výber máme petrolejové teplomery, liehové teplomery, ortuťové teplomery, plynové teplomery, odporové teplomery, termočlánkové teplomery1, radiačné teplomery, optické teplomery, bimetalové teplomery atď., avšak musíme dbať na správny spôsob použitia. Aby sme porozumeli príslušným charakteristikám teplomera a lepšie ho používali, bola táto kniha špeciálne napísaná.
1. Plynové teplomery: Ako materiály na meranie teploty sa často používajú vodík alebo hélium. Pretože teplota skvapalňovania vodíka a hélia je veľmi nízka, blízka nule, rozsah merania teploty je veľmi široký. Tento teplomer je veľmi vysoký a väčšinou sa používa na presné merania.
2. Odporový teplomer: Delí sa na kovový odporový teplomer a polovodičový odporový teplomer, ktoré sa vyrábajú podľa charakteristík hodnoty odporu meniacej sa s teplotou. Kovové teplomery používajú hlavne čisté kovy, ako je platina, zlato, meď, nikel a ródiové železo, zliatiny fosforového bronzu; polovodičové teplomery používajú hlavne uhlík, germánium atď. Odporové teplomery sa ľahko používajú, sú spoľahlivé a sú široko používané. Jeho rozsah merania je približne -260 stupeň až 600 stupňov .
3. Termočlánkový teplomer: Je to prístroj na meranie teploty široko používaný v priemysle. Vyrobené pomocou termoelektrického javu. Dva rôzne drôty sú zvarené dohromady, aby vytvorili pracovný koniec, a ďalšie dva konce sú spojené s meracím prístrojom, aby vytvorili obvod. Pracovný koniec nastavte na teplotu, ktorá sa má merať. Keď je teplota pracovného konca a voľného konca rozdielna, vzniká elektromotorická sila, takže v slučke preteká prúd. Meraním elektriny možno teplotu na známom mieste použiť na určenie teploty na inom mieste. Tento teplomer sa väčšinou skladá z medeného konštantánu, železného konštantánu, niklového konštantánu, zlatokobaltovej medi, platiny ródia atď. Je vhodný pre dve látky s veľkým teplotným rozdielom a väčšinou sa používa na meranie vysokej teploty a nízkeho zákalu. Niektoré termočlánky dokážu merať vysoké teploty až do 3000 stupňov a niektoré dokážu merať nízke teploty blízke nule.
4. Bimetalový teplomer: označuje teplomer špeciálne používaný na meranie teploty nad 500 stupňov, vrátane optického teplomera, kolorimetrického teplomera a radiačného teplomera. Princíp a štruktúra bimetalového teplomera sú pomerne komplikované a nebudú sa tu opakovať. Má rozsah merania od 500 stupňov do 3000 stupňov alebo viac a nie je vhodný na meranie nízkych teplôt.
5. Ukazovateľový teplomer: Je teplomer v tvare palubnej dosky, známy aj ako kalorimeter, ktorý sa používa na meranie izbovej teploty a je vyrobený na princípe tepelnej rozťažnosti a kontrakcie kovu. Používa bimetalový plech ako prvok snímania teploty na ovládanie ukazovateľa. Bimetaly sú zvyčajne nitované meďou a železom, pričom meď je vľavo a železo vpravo. Pretože tepelná rozťažnosť a kontrakcia medi je zreteľnejšia ako u železa, keď teplota stúpa, medený plech ťahá železný plech, aby sa ohýbal doprava, a ukazovateľ sa vychýli doprava (ukazuje na vysokú teplotu). bimetal; naopak. , teplota sa zníži a ukazovateľ sa vychýli doľava (ukazuje na nízku teplotu) poháňaný bimetalovým plátom.
6. Teplomer so sklenenou trubicou: Teplomer so sklenenou trubicou využíva princíp tepelnej rozťažnosti a kontrakcie na dosiahnutie merania teploty. Keďže koeficient rozťažnosti média na meranie teploty je odlišný od bodu varu a bodu mrazu, medzi naše bežné teplomery so sklenenou trubicou patria najmä: petrolejový teplomer, ortuťový teplomer a teplomer s červeným perom. Výhodou je jednoduchá konštrukcia, pohodlné používanie, vysoká presnosť merania a nízka cena. Nevýhodou je, že horná a dolná hranica a presnosť merania sú limitované kvalitou skla a vlastnosťami média na meranie teploty. Nedá sa teleportovať a je krehký.
7. Tlakový teplomer: Tlakový teplomer využíva kvapalinu, plyn alebo nasýtenú paru v uzavretej nádobe na generovanie objemovej expanzie alebo zmeny tlaku ako merací signál po zahriatí. Jeho základná konštrukcia pozostáva z troch častí: teplotnej banky, kapiláry a indikačnej tabuľky. Bola to jedna z prvých metód regulácie teploty používaných vo výrobnom procese. Systémy merania teploty tlaku sú stále veľmi široko používanou metódou merania na indikáciu a kontrolu teploty na mieste. Výhody tlakových teplomerov sú: jednoduchá konštrukcia, vysoká mechanická pevnosť, nebojí sa vibrácií. Lacný a nevyžaduje žiadnu externú energiu. Nevýhody sú: rozsah merania teploty je obmedzený, vo všeobecnosti -80~400 stupňov ; tepelné straty sú veľké a doba odozvy je pomalá; tesniaci systém prístroja (tepelná žiarovka, kapilára, pružinová trubica) je poškodený, údržba je náročná a musí sa vymeniť; presnosť merania je ovplyvnená teplotou okolia, veľký vplyv má montážna poloha žiarovky a presnosť je relatívne nízka; prenosová vzdialenosť kapiláry je obmedzená. Normálny pracovný rozsah tlakového teplomera by mal byť 1/2--3/4 rozsahu a zobrazovací prístroj a teplotná žiarovka by mali byť čo najviac v horizontálnej polohe. Upevňovacie skrutky teplotnej gule použité počas inštalácie spôsobia stratu teploty, čo bude mať za následok nepresnú teplotu. Počas inštalácie by sa mala vykonať tepelná izolácia a teplá žiarovka by mala čo najviac pracovať v prostredí bez vibrácií.
8. Rotačný teplomer: Rotačný teplomer je vyrobený z valcovaných bimetalových plechov. Jeden koniec bimetalu je pevný a druhý koniec je pripojený k ukazovateľu. Kvôli rôznym stupňom roztiahnutia dvoch kusov kovu sa bimetalový kus pri rôznych teplotách odlišne vlní a ručičky smerujú do rôznych polôh na číselníku. Teplotu je možné poznať z údaja na číselníku.
9. Polovodičový teplomer: Chemická zmena odporu polovodiča je iná ako chemická látka kovu. So zvyšujúcou sa teplotou ich odpor klesá a mení sa viac. Preto aj malá zmena teploty môže spôsobiť výraznú zmenu odporu. Teplomery sa vyrábajú s vysokou presnosťou a často sa označujú ako snímače teploty.
10. Termočlánkový teplomer: Termočlánkový teplomer pozostáva z dvoch rôznych kovov spojených s citlivým voltmetrom. Kovové kontakty vytvárajú rôzne potenciálne rozdiely v kovom pri rôznych teplotách. Potenciálny rozdiel je malý, preto je na jeho meranie potrebný citlivý voltmeter. Teplotu je možné poznať z odčítania voltmetra.
11. Optický pyrometer: Ak je teplota objektu dostatočne vysoká na to, aby vyžarovala veľa viditeľného svetla, jeho teplotu možno určiť meraním množstva tepelného žiarenia. Tento teplomer je ľahký teplomer. Tento teplomer pozostáva hlavne z ďalekohľadu s červeným filtrom a sústavy obvodov s malou žiarovkou, galvanometrom a premenlivým odporom. Pred použitím stanovte vzťah medzi teplotou zodpovedajúcou rôznemu jasu vlákna a údajom ampérmetra. Pri používaní nasmerujte ďalekohľad na objekt, ktorý sa má merať, a nastavte odpor tak, aby jas žiarovky bol rovnaký ako jas meraného objektu. V tomto čase je možné z galvanometra odčítať teplotu meraného objektu.
12. Teplomer s tekutými kryštálmi: Tekuté kryštály vyrobené z rôznych vzorcov majú rôzne teploty fázového prechodu. Keď prejdú fázovou zmenou, zmenia sa aj ich optické vlastnosti, takže tekuté kryštály vyzerajú ako sfarbené. Ak je kus papiera potiahnutý tekutými kryštálmi s rôznymi teplotami fázového prechodu, teplota môže byť známa zo zmeny farby tekutého kryštálu. Výhodou tohto teplomera je, že je dobre čitateľný, ale nevýhodou je, že nestačí. Často sa používa v okrasných akváriách na ukážku.
