Термометр чувствительность

Физический смысл локальной и конвективной производных прост. Первая из них характеризует нестационарность процесса, т. е. темп изменения температуры в том месте поля течения, где в данный момент находится выделяемый жидкий элемент. Измерение локальной производной в текущей среде может производиться с помощью термометра, чувствительный элемент которого остается неподвижным и мимо которого течет среда. [c.83]

В нашем изложении описанные обстоятельства представляют интерес по двум причинам. Во-первых, очень серьезным оказывается вопрос об интерпретации температурных измерений в быстротекущих потоках, поскольку любой датчик температуры показывает температуру меледу термодинамической (ее называют иногда статической температурой) и температурой торможения (здесь не затрагивается возможное влияние излучения). Для пластинчатых термометров (чувствительный элемент которых представляет собой тонкую пластинку, обтекаемую в продольном направлении) коэффициент восстановления г равен единице при Рг=1 и с хорошим приближением вычисляется по формуле г = КРг. Папример, для воздуха при Рг = 0,72 получаем г = 0,84. Этот результат, полученный теоретически и подтвержденный экспериментально, относится к умеренным значениям Re, когда пограничный слой ламинарен. [c.140]

Для измерения влажности применяют психрометры. Психрометр представляет собой конструкцию, состоящую из двух термометров. Чувствительный элемент одного из термометров непрерывно увлажняется дистиллированной водой. Поскольку вода испаряется с поверхности, влажный термометр показывает температуру меньшую, чем сухой термометр. Относительную влажность воздуха определя- [c.353]

Единицы измерения % позволяют сопоставлять самые разные методы термометрии. Чувствительность 8 имеет вид функции, осциллирующей при изменении температуры с удвоенной частотой по сравнению с колебаниями интенсивности света. [c.159]

На схеме системы (рис. 62) звено 2 представляет уС тановку (объект регулирования), звено 3 — термометр-(чувствительный элемент) и звено 6 — сервопривод. В этом случае система дифференциальных уравнений регулирования несколько усложняется и уравнения принимают следующий вид [c.169]

Для измерения температуры от 1°К и выше иногда используются константановые термометры. Чувствительность их сравнительно невысока. [c.87]

Если при определении сопротивления, экстраполированного к нулевому току, требуется обеспечить точность в несколько микроом, то необходимо тщательно поддерживать заданное отношение токов, используемых при измерениях, и учитывать разницу в измерениях на каждом из этих токов. Термометры, чувствительные элементы которых сильнее нагреваются при заданном токе, требуют большей точности в определении отношения сопротивлений при двух измерительных токах. Обычно для измерения тока в этих случаях не достаточно точности, которую обеспечивают миллиамперметры, и желательно иметь вспомогательный потенциометр. Можно показать, что при использовании этих результатов для экстраполяции к нулевому току важнее обеспечить высокую точность при измерениях сопротивления на меньших измерительных токах, чем при измерениях на больших токах. Статистическая теория показывает, что [c.112]

Термометр погружения Термометр, чувствительный элемент которо- [c.29]

Термометры расширения. Используют два способа установки термометров чувствительный элемент непосредственно соприкасается с измеряемой средой или изолируется от измеряемой среды с помощью защитной оправы. Второй способ увеличивает инерционность прибора, но обеспечивает его сохранность. Для уменьшения теплового сопротивления кольцевой зазор между термометром и внутренней стенкой оправы заполняют машинным маслом (для температур до 200 °С) или медными или стальными опилками (до 500 °С). Для нагревательных сред при давлении, близком к атмосферному, следует использовать оправы с защитной трубкой с перфорацией оправы с закрытой защитной трубкой используют для защиты термометров при давлении среды Ру до 6,4 и 32 МПа (ГОСТ 3029-75) [10]. [c.933]

Для пластинчатых термометров, чувствительный элемент которых представляет собой тонкую пластинку, обтекаемую в продольном направлении, коэффициент восстановления г равен единице при Рг = 1 и равен 0,84 при Рг =0,72 (воздух). Этот результат, полученный теоретически и подтвержденный экспериментально, относится как к несжимаемому, так и к сжимаемому течению вдоль пластины при небольших значениях Ке (ламинарный пограничный слой). Для тонких проволочных термопар, обтекаемых воздухом в поперечном направлении, из опыта было найдено, что г =0,76. Как видим, величина г зависит от формы измерителя температуры и от числа Рг. В некоторых случаях на г существенно влияют также Ке и М. [c.134]

Для измерения температуры воздуха внутри кабины самолета пользуются биметаллическими термометрами. Чувствительным элементом такого термометра является биметаллическая спираль. Угол закручивания спирали связан с изменением окружающей температуры прямолинейной зависимостью (некоторое отступление имеет место на крайних, особенно на нижних точках шкалы). Один внешний конец спивали 1 закрепляется неподвижно, второй (внутренний) [c.320]

Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Эту обмотку принято называть чувствительным элементом термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заключают в специальную защитную гильзу. [c.189]

Интенсивное изучение методов и техники точной реализации точек плавления и затвердевания металлов было проведено авторами работ [47—50] и [52—56]. Предел воспроизводимости, достигнутый при реализации точек затвердевания металлов, определяется скорее совершенством термометров, используемых для фиксации переходов, чем самими металлами. Необходимость обеспечить достаточную глубину погружения термометра в среду с измеряемой температурой является сложной проблемой (см. гл. 5). В зависимости от конструкции термометра требуется его погружение в зону однородных температур в пределах от 10 до 20 см, чтобы чувствительный элемент в пределах 0,5 мК соответствовал температуре окружения. Поскольку разница АТ между температурой чувствительного элемента и температурой окружения экспоненциально уменьшается с глубиной погружения, нет больших различий в глубине погружения для точки таяния льда, точки затвердевания олова и даже золота. Увеличение глубины погружения для разных конструкций термометров на 1,5—3 см приводит к уменьшению АТ примерно в 10 раз. В точках затвердевания металлов обычно можно обеспечить достаточную глубину погружения, однако при измерении платиновым термометром сопротивления температур других объектов всегда важным ограничением является однородность их температур. Поэтому выше 500 °С платиновым термометром трудно измерить температуру тела с точностью лучше 50 мК. Отметим в этой связи эффективность применения тепловых трубок для увеличения области очень однородной температуры. [c.169]

С момента появления первых термометров сопротивления и работы Каллендара по платиновым термометрам термометрия по сопротивлению претерпела существенные изменения. Наряду с классическими платиновыми термометрами сопротивления, применяемыми для измерений с большой точностью и во все возрастающем диапазоне температур, в настоящее время в промышленном масштабе используются проволочные элементы из платины, меди или никеля, а также печатные толстопленочные платиновые элементы. В диапазоне комнатных температур хорошо зарекомендовали себя точные и недорогие термисторы. В научных исследованиях при низких температурах используются термометры сопротивления с чувствительными элементами из сплава родия с железом, германия, углерода и стекло-углерода. Во многих случаях промышленных применений термометры сопротивления как основной инструмент контроля процесса вытесняют термопары. При температурах ниже 700 °С большинство промышленных термометров сопротивления сейчас более компактны и надежны, чем термопары. Кроме того, все более широкое применение микропроцессоров в составе приборов позволяет быстрее и эффективнее, чем было возможно прежде, использовать информацию, содержащуюся в сигнале от термометра. [c.186]

Рис. 5.14. Конструкции чувствительного элемента в стержневых платиновых термометрах сопротивления.

Рис. 5.15. Зависимость показаний термометра от глубины погружения в ванну е тающим льдом. Термометр М (1) соответствует рис. 5.14, в термометр 0(2) не показан на рис. 5.14, его чувствительный элемент представляет собой спираль, намотанную на слюдяной каркас.

В промышленных условиях обычно требуется не столько исключительная воспроизводимость, сколько хорошая долговременная стабильность показаний при неблагоприятных условиях (вибрация, давление, перепады температур, агрессивная среда), а также взаимозаменяемость однотипных термометров. Именно поэтому большое значение имеет конструкция корпуса и крепления чувствительного элемента внутри корпуса. Огромное большинство отказов термометров, работающих в условиях промышленного производства, связано о обрывом выводов. Обрыв происходит в результате механических нагрузок, возникающих вследствие теплового расширения при циклических изменениях температуры. [c.226]

Наиболее распространенная конструкция технического платинового термометра сопротивления общего назначения показана на рис. 5.24, г. Чувствительный элемент (проволочного или пленочного типа) прочно закреплен в нижней части защитного кожуха из нержавеющей стали или специального сплава с помощью цемента. Изолированные выводы, идущие внутри кожуха к соединительной колодке, могут фиксироваться изоляционной крошкой, цементом или пластиковой заливкой в зависимости от того, на какой уровень вибраций рассчитан термометр и в каком диапазоне температур он будет работать. Для уменьшения инерционности кожух этого термометра нередко имеет суженный конец, подобно другим термометрам, показанным на этом рисунке. Назначение этих термометров рассматривается ниже. [c.226]

Важно подчеркнуть, что достижение высокой точности у технических термометров сопротивления требует применения тех же принципов, которые лежат в основе конструирования самых точных эталонных термометров. Дополнительные требования, предъявляемые к техническим термометрам (прочность, невысокая стоимость, иногда также малые размеры), должны удовлетворяться без чрезмерного снижения требований к точности измерений, которая зависит от качества теплового контакта с объектом измерения, отсутствия механических напряжений на чувствительном элементе, защиты от коррозии, возможности периодической поверки термометра. [c.231]

Рис. 5.33. Чувствительность по напряжению <1У1(1Т для термометра РЬ—Ре (рис. 5.31) при измерительном токе 0,5 мА и для платинового термометра 25 Ом при следующих значениях измерительного тока 5 мА ниже 20 К 2 мА от 20 до 35 К 1 мА выше 35 К [44].

Зависимость сопротивления от температуры для стекло-углеродных термометров отличается от характеристик обычных углеродных термометров их чувствительность выше, а сопро- [c.249]

После этого производится полная сборка термометра. Чувствительная часть вставляется в кварцевую трубку диамет)ром 7—8 мм и длиной 500—550 мм, запаянную с одного конца. Выводные платиновые концы термометра изолируются при помощи кварцевых трубок небольно [c.110]

Чувствительный элемент термопар и бусинковых полупроводниковых терморезисторов сосредоточен в точке х — О, что соответствует температуре t (О, %), Для металлических или полупроводниковых термометров сопротивления, а также манометрических термометров, чувствительный элемент которых расположен на некоторой длине I, происходит осреднение температуры на этом участке и измеряется средняя температура [c.61]

На Рис. 23.8 показаны основные элементы цифрового термометра. Чувствительным элементом термометра является термотранзистор, который заключен в отдельный корпус вместе с пре- [c.346]

Таким образом, к середине 17 в. уже имелись чувствительные термометры, но еще не предпринималось серьезных попыток создания универсальной температурной шкалы. В 1661 г. сэр Роберт Саутвелл, который позднее стал президентом Королевского общества, привез из путешествия флорентийский спиртовой термометр. Роберт Гук, тогдашний секретарь Королевского общества, усовершенствовал итальянский прибор, введя в спирт для удобства красный краситель и сделав устоойство для нанесения шкалы. Гук опубликовал предложенный им метод в 1664 г. в книге Микрография . В ней он показал, как, исходя из первых принципов, можно изготавливать сравнимые термометры, не сохраняя строго постоянными их размеры, что пытались делать флорентийцы. Его метод был основан на равных приращениях объема с ростом температуры, начиная от точки замерзания воды. С какими трудностями достаются знания о фиксированных точках температуры при почти полном отсутствии информации, свидетельствует то, что Гук одно время пытался использовать две фиксированные точки в качестве точки замерзания воды. Он полагал, что температура, при которой начинает замерзать поверхность ванны с водой, отлична от температуры, при которой затвердевает вся ванна. Вероятно, его ввело в заблуждение то, что плотность воды максимальна вблизи 4 °С, вследствие чего в начале замерзания нижняя область ванны с неподвижной водой теплее, чем поверхность воды. Тем цр менее он создал шкалу, каждый градус которой соответствовал изменению объема рабочей жидкости его термометра примерно на 1/500 (что эквивалентно около 2,4 °С). Его шкала простиралась от —7 градусов (наибольший зимний холод) до +13 градусов (наибольшее летнее тепло). Эта шкала была нанесена на разнообразные термометры, которые градуировались по оригиналу, принятому Королевским обществом и калиброванному по методу Гука. Этот термометр, описанный Гуком на заседании Королевского общества в январе 1665 г., получил известность как эталон Грешем Колледжа и использовался Королевским обществом вплоть до 1709 г. Введенная таким образом шкала эталона [c.30]

Рис. 3.17. Схема шумового термометра на основе измерения мощности источника шума [6]. А — чувствительный предусилитель напряжения В—предусилитель тока высокой чувствительности С — дополнительный усилитель и фильтр О — квадратичный детектор Е — интегратор Ей О — запоминающие устройства для щумового напряжения и шумового тока соответственно Н — умножитель.

В магнитной термометрии широко применяются такие соли, как церий-магниевый нитрат (ЦМН), хромметиламмониевые квасцы (ХМК) и марганце-аммониевый сульфат (МАС). Первая из них, ЦМН, Се2Мдз(Ы0з)1224Н20, применяется при температурах ниже 4,2 К, так как чувствительность ее низка, а первое возбужденное состояние соответствует 38 К. ЦМН обладает гексагональной структурой и его магнитные свойства сильно анизотропны. Несмотря на это, величина Д очень мала, приблизительно 0,27 мК. Восприимчивость в направлении, параллельном гексагональной оси, хи много меньше, чем восприимчивость в перпендикулярном направлении х - Восприимчивость хх также мала, поскольку мал момент иона, 7=1/2, а также вследствие того, что ионы в кристаллической решетке расположены на относительно больших расстояниях. Последнее обстоятельство приводит к тому, что ЦМН достаточно точно подчиняется закону Кюри и является одной из причин широкого применения этой соли для термометрии ниже 1 К- [c.126]

То, что а и б являются характеристиками термометра, естественно следует из теории, обсуждавшейся ранее. Согласно (5.1), наклон кривой зависимости сопротивления от температуры обратно пропорционален полному времени релаксации т. Основная часть т — это вклад элоктрон-фононных взаимодействий, который обратно пропорционален температуре, однако сюда входят также времена релаксации для взаимодействий электронов с примесями, вакансиями и границами зерен. Все эти вклады зависят также от температуры, и поэтому величина а должна служить и служит чувствительным показателем чистоты проволоки и качества ее отжига. Отклонение от линейности б является функцией коэффициентов при Р и членах более вы- [c.202]

Точные платиновые термометры сопротивления, предназначенные для измерения температур выше 100 °С, обычно имеют вид, показанный на рис. 5.13, и иногда называются стержневыми . Несмотря на свои многочисленные достоинства, капсульный термометр не годится для измерения высоких температур, поскольку сопротивление утечки между выводами в стеклянной головке становится слишком малым. Выводы высокотемпературного термометра изолируются друг от друга слюдой, кварцевыми или сапфировыми шайбами или трубочками. Собственно чувствительный элемент изготавливается обычно Из проволоки толщиной 0,07 мм, как и в капсульном термометре, и имеет сопротивление 25 Ом при 0°С. В типовых конструкциях [19—21] используется либо бифилярная намотка на слюдяную крестовину, либо спираль, помещенная в перевитые кварцевые трубочки, либо проволока в корундовых трубках (рис. 5.14). Во всех этих конструкциях стремятся свести к минимуму механические напряжения, чтобы проволока чувствительного элемента могла свободно расширяться и сжиматься при нагревании и охлаждении, не удерживаясь крепежными элементами. В тех конструкциях, где рроволока проходит близко к кожуху (рис. 5.14,а, в), тепловой контакт с окружающей средой лучше, а самонагрев меньше, чем в термометрах, где проволока заключена в дополнительную оболочку или проходит ближе к центру. [c.209]

При измерении высоких температур термометрами сопротивления существенными становятся также радиационные тепловые потери вдоль термометра. Для термометров, имеющих кварцевый кожух, световодный эффект (многократное отражение внутри стенок кожуха) приводит к погрешности до 80 мК при 600 °С [22]. К счастью, тепловые потери за счет внутренних отражений легко ослабить, обработав пескоструйным аппаратом внешнюю поверхность кожуха или зачернив ее, например, аквадагом на длину в несколько сантиметров сразу за чувствительным элементом (см. рис. 5.13). Этот прием теперь используется при изготовлении всех стержневых термометров, включая и термометры в стеклянном кожухе, предназначенные для использования выше точки плавления олова (-230 С). [c.213]

Перенос тепла излучением может, разумеется, происходить и в противоположном направлении, повышая температуру чувствительного элемента, если на элемент попадает излучение какого-либо внешнего источника. Такая ситуация возникает, например, при измерении температуры прозрачной жидкости в комнате, освещаемой лампами накаливания. Следует помнить, что тепловой эффект измерительного тока в 1 мА эквивалентен выделению на чувствительном элементе мощности в 25 мкВт. Высокотемпературный источник теплового излучения, например лампа накаливания в 150 Вт на расстоянии 3 м от термометра, вполне может создавать в направлении термометра поток излучения до 20 Вт на стерадиан. Если между термометром и источником теплового излучения нет поглощающей среды, на термометр может попадать до 9 мкВт теплового излучения, что для некоторых типов термометров будет эквивалентно нагреванию на 1 мК. Выход из положения в этом случае состоит, например, в помещении термометра в непрозрачную трубку, заполненную легким маслом для улучшения теплового контакта со средой. Необходимо следить за тем, чтобы между применяемыми здесь материалами не [c.213]

Точный платиновый термометр сопротивления, который обсуждался в предшествующих разделах, является тонким и хрупким прибором. Механические сотрясения, даже не столь сильные, чтобы повредить кожух, вызывают напряжения в чувствительном элементе и увеличивают его сопротивление. В некоторых конструкциях термометров повторные сотрясения в осевом направлении могут привести к сжатию витков проволоки и в конечном счете к замыканию между витками. Помимо этих деликатных приборов, существуют также технические платиновые термометры сопротивления, конструкция которых выдерживает использование в нормальных производственных условиях. Выпускается множество самых различных типов технических термометров. Общим для всех них является то, что чувствительный элемент прочно закреплен, а часто просто заделан в стекло или керамику. Это Делает термометр исключительно прочным, но в то же время пбнижaJeт стабильность его сопротивления. Причин относительной нестабильности сопротивления по сравнению с точным лабораторным термометром две. Во-первых, чередование нагрева и охлаждения приводит к тому, что вследствие различия в коэффициенте теплового расщирения у платины и материала, охватывающего проволоку, чувствительный элемент испытывает напряжения, приводящие к изменению его сопротивления, и возникают остаточные деформации, которые также сказываются на величине сопротивления. Влияние механических напряжений можно снять отжигом при достаточно высокой температуре, однако остаточные деформации устранить, разумеется, невозможно. Во-вторых, при высоких температурах происходит изменение сопротивления вследствие диффузионного загрязнения платины окружающим материалом. Хотя воспроизводимость результатов, получаемых с помощью технических платиновых термометров сопротивления, уступает воспроизводимости прецизионных платиновых термометров сопротивления, она существенно лучще, чем у термопар, работающих в условиях технологического процесса. По этой причине многие миллионы платиновых термометров сопротивления используются в технике, промыщленности, авиации и т. д. [c.221]

Рис. 5.22. Чувствительный элемент платинового термометра сопротивления, изготовленный печатным способом (с разрешения фирмы Rosemount Engineering Ltd).

Оценивая пригодность железородиевого сплава для измерения температуры, будем рассматривать дифференциальную чувствительность (1/р) р/с17, которая является характеристикой материала термометра, и чувствительность по напряжению [c.233]

Несмотря на то что чувствительность по напряжению у железородиевого термометра лучше, чем у платинового при температурах ниже 20 К, можно задать вопрос почему в этом температурном диапазоне железородиевый термометр оказывается предпочтительнее германиевого Действительно, как будет показано ниже, у германиевого термометра можно добиться дифференциальной чувствительности, превосходящей 100 % на [c.234]

При обсуждении теории процессов проводимости в легированном германии был рассмотрен ряд аналитических выражений для проводимости или удельного сопротивления, в которые входят атомные константы, концентрация или свойства примесных атомов, а также температура. Было отмечено, что, несмотря на достаточно хорошее качественное согласие с экперимен-том, эти выражения нельзя применять для количественного описания характеристик конкретных материалов реальные процессы проводимости слишком сложны. Поэтому экспериментальные данные по зависимости сопротивления от температуры приходится аппроксимировать эмпирическим путем, не слишком полагаясь на физическую теорию, как, впрочем, и в случае платиновых термометров. Однако для германиевых термометров сопротивления эта задача оказывается намного сложнее по двум причинам. Во-первых, зависимость сопротивления от температуры меняется от образца к образцу гораздо сильнее, чем в случае платины, даже если эти образцы изготовлены лю одной технологии. Дело в том, что удельное сопротивление легированного германия очень чувствительно к количеству и свойствам примеси. Во-вторых, удельное сопротивление экспоненциально зависит от температуры, т. е. изменяется с температурой гораздо быстрее, чем удельное сопротивление платины. [c.240]

Чтобы в полной мере использовать возможности углеродного резистора в качестве термометра, следует принимать ряд мер, уменьщающих нежелательный сдвиг его градуировки [69, 70]. Резисторы чувствительны к изменению влажности повышение влажности приводит к увеличению сопротивления и повышению крутизны характеристики. Поэтому рекомендуются новые резисторы после сушки при 60 °С в вакууме покрывать эпоксидной смолой. Следует избегать перегрева резистора при пайке, поскольку повышение температуры выше 370 °С вызывает необратимые изменения его сопротивления (рис. 5.43). При охлаждении до низких температур сопротивление постепенно подходит к своему равновесному значению, однако после каждого даже небольшого изменения температуры равновесное [c.247]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...