Первичная и вторичная термометрия

Вводная глава книги содержит краткое обсуждение понятия температура , обзор истории термометрии и вскрывает важное различие между первичной и вторичной термометриями. В гл. 2 рассматриваются истоки известных международных соглашений о термометрии, обсуждаются развитие и современное состояние Международной практической температурной шкалы. В гл. 3 рассмотрены главные методы измерения термодинамических температур, к которым относится газовая термометрия, акустическая термометрия и шумовая термометрия. В гл. 4 описаны реперные точки температуры, тройные точки и точки кипения газов, точки затвердевания и сверхпроводящие точки металлов. Здесь же рассмотрены требования к однородности температуры при сравнении термометров. Три последующие главы посвящены основным методам практической термометрии, термометрам сопротивления, термопарам и термометрии по излучению. Во всех главах, в том числе и во вводной, даны не только физические основы методов высшей точности, применяемых в эталонных лабораториях, но и их подробное описание. Приведены также примеры измерений температуры в промышленных условиях. Книга завершается краткой главой о ртутной термометрии. Каждая глава дополнена обширной библиографией. [c.9]

Из всего сказанного с очевидностью следует, что каждый из методов определения / или к может быть использован для измерения Т, как только указанные величины становятся известными. Отсюда вытекают понятия первичной и вторичной термометрии и ясно, каким образом можно обеспечить независимо от типа используемого термометра согласованность численных значений измеренных Т. [c.28]

Первичная и вторичная термометрия [c.33]

Чтобы объяснить различие между первичной и вторичной термометрией, прежде всего укажем, в чем смысл первичной термометрии. Под первичной термометрией принято понимать термометрию, осуществляемую с помощью термометра, уравнение состояния для которого можно выписать в явном виде без привлечения неизвестных постоянных, зависящих от температуры. Выше было показано, каким образом постоянная Больцмана обеспечивает необходимое соответствие между численными значениями механических и тепловых величин и каким образом ее численное значение определяется фиксированием температуры 273,16 К для тройной точки воды. Таким же способом было найдено численное значение газовой постоянной. Таким образом, имеются три взаимосвязанные постоянные Т (тройная точка воды) или То (температура таяния льда), к и R. В принципе теперь можно записать уравнение состояния для любой системы и использовать ее в качестве термометра, смело полагая, что полученная таким способом температура окажется в термодинамическом и численном согласии с температурой, полученной при использовании любой другой системы и другого уравнения состояния. Примерами таких систем, пригодных для термометрии, могут служить упомянутые выше при обсуждении определения к н Я газовые, акустические, шумовые термометры и термометры полного излучения. Наличие не зависящих от температуры постоянных, таких, как геометрический фактор в термометре полного излучения, можно учесть, выполнив одно измерение при То Последующее измерение Е(Т) [c.33]

Каждый прибор состоит из двух частей первичной, воспринимающей действие измеряемой среды, и вторичной, показывающей, снабженной шкалой с делениями. Так, например, в термометре воспринимающей частью является шарик с ртутью, а показывающей — столбик ртути в капиллярной трубке со шкалой в градусах. [c.150]

Почти каждый тепловой контрольно-измерительный прибор состоит из следующих основных элементов воспринимающей части (термометра, термопары, диафрагмы и т. д.), первичного прибора (датчика, передающего показания на расстояние ко вторичным приборам) и вторичного прибора, показывающего, записывающего или суммирующего результаты измерений, полученные от первичного прибора. [c.295]

Каждое измерительное устройство состоит из двух приборов — первичного, который воспринимает изменение измеряемой среды (например, шарик с ртутью в термометре, пустотелая пружина в манометре), и вторичного, который преобразует воздействие, оказываемое средой на первичный прибор, в показания (столбик ртути в термометре, стрелка манометра). В ряде приборов имеются еще соединительные звенья от первичного прибора к вторичному (рычажно-шестеренная передача в манометрах). [c.183]

Манометрические термометры применяют для дистанционного измерения температуры. Такой термометр состоит нз термобаллона, соединяющей капиллярной трубки и манометра. Термобаллон воспринимает температуру измеряемой среды и является первичным прибором, а манометр — вторичным. Для жидкостных и паровых термометров термобаллон изготовляется из стали или латуни, а для газовых — только из латуни. Термо- [c.125]

Кроме первичных точек, в Положении о МШТ зафиксированы также температуры ряда вторичных реперных точек, которые могут использоваться в различных случаях. В частности, в их число входит температура равновесия между льдом и водой, насыщенной воздухом,— точка плавления льда, для которой зафиксировано значение 0°С. Эта точка очень часто применяется в лабораториях для тарировки термометров различных типов, так как она осуществляется гораздо проще, чем тройная точка воды. [c.83]

Как видно из табл. 4, температура равновесия между льдом и водой, насыщенной воздухом (0,000°С), также относятся к числу вторичных реперных точек шкалы. До 1960 г. эта температура (точка плавления льда) принималась в качестве одной из шести первичных точек, на которых строилась шкала (см. табл. 3), а тройная точка воды считалась вторичной. Однако поскольку тройная точка воды воспроизводится значительно лучше, чем точка плавления льда, XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение включить в число первичных точек шкалы тройную точку воды, а точку плавления льда, которую трудно получить с погрешностью менее 0,001°, считать вторичной. Такая замена облегчает градуировку термометров и повышает точность измерения температуры в Международной практической температурной шкале. Значения температур при этом не сдвигаются, так как за нулевую точку шкалы принимается температура, лежащая точно на 0,01° ниже тройной точки воды [c.49]

В настоящей статье дается краткий обзор наиболее существенных работ по установлению низкотемпературных щкал, основанных на первичных градуировках с газовым термометром, но реализуемых с помощью более удобных термометрических инструментов. Вторичными инструментами, достаточно простыми в изготовлении и дающими воспроизводимые показания при измерениях в области низких температур, являются термопары, тер-.мометры сопротивления, магнитные и конденсационные термо.метры. [c.151]

Напряжение небаланса Ai/bx с измерительной схемы прибора подводится через зажим 1 к пластине якоря ВП и через зажим 2 к средней точке первичной обмотки входного трансформатора ВТр (рис. 4-20-2). Если компенсирующее напряжение Ua измерительной схемы прибора больше измеряемой термо-э. д. с. Е t, t ) термометра, то ток во входном устройстве (рис. 4-20-2) пойдет в направлении, указанном сплошной стрелкой, в течение полупериода, когда замкнуты контакты 4 и 5 и пунктирной в течение полупериода, когда замкнуты контакты 4 w 6. Если полярность сигнала изменится на обратную Uax < Е t, t ), то направление тока тоже изменится на обратное, и токи в первичной обмотке входного трансформатора потекут от средней точки к краям обмотки. При наличии напряжения небаланса в измерительной схеме прибора через первичную обмотку входного трансформатора попеременно проходит ток то в одном, то в другом направлении, создавая в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле, которое индуцирует во вторичной его обмотке переменное напряжение с частотой тока питания обмотки возбуждения ОВ. Фаза вторичного напряжения трансформатора ВТр либо совпадает с фазой напряжения питания, либо противоположна ей, в зависимости от знака напряжения небаланса. [c.173]

Питание измерительной схемы осуществляется напряжением переменного тока 6,3 В, частотой 50 Гц от вторичной обмотки силового трансформатора усилителя. Термометр сопротивления и балластный резистор включены в схему последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока Тр . Нагрузкой вторичной обмотки трансформатора тока являются резистор и приведенное сопротивление реохорда Рассматриваемая схема прибора [c.230]

В общем виде первичный преобразователь содержит чувствительный элемент и передающий измерительный преобразователь. Чувствительный элемент непосредственно воспринимает измеряемый параметр и преобразует его в сигнал другой физической природы. Если этот сигнал удобен для передачи на расстояние, то он по линии связи передается к вторичному прибору и измеряется им (например, это имеет место при применении термоэлектрических термометров и термометров сопротивления, которые непосредственно подключаются к вторичным приборам — потенциометрам и мостам). [c.81]

В начале 18 в. появляются работы Фаренгейта и Амонтона, внесших важный вклад в термометрию, но в совершенно разных направлениях. Оба они заложили основы двух независимых направлений термометрии, каждое из которых во многих отношениях сохранилось неизменным до наших дней и которые мы коротко называем первичной и вторичной термометрией. Фаренгейт, по-видимому, был первым человеком, который научился изготавливать надежные ртутные термометры. Кроме того, в период между 1708 и 1724 гг. после дискуссий с датским астрономом Рёмером он разработал метод установления шкалы, основанный на двух фиксированных точках с делением интервала между ними на удобное число градусов. В конце концов он предложил шкалу, в которой одной из фиксированных точек служила температура человеческого тела, которую он принял за 96 градусов, второй фиксированной точкой была точка таяния льда 32 градуса. Используя шкалу, предложенную в 1724 г. (более подробное обсуждение см. в книге Миддл- [c.31]

При проведении испытаний на газоотводящнх трубах для измерения температуры должны применяться термоэлектрические пирометры, включающие первичный прибор — термопару, непосредственно соприкасающуюся с измеряемой средой, вторичный прибор (потенциометр) и соединительные линии, связывающие первичные и вторичные приборы. Рекомендуется применение термопар хромель-копелевых, достаточно устойчивых против воздействия окислительной среды до температуры 600—700 "С. Свободные концы термоэлектрического термометра должны быть расположены в месте, где удобно стабилизировать температуру или производить ее измерение. [c.242]

Примером вторичной термометрии, которая тем не менее Tia T весьма полезную информацию для первичной термометрии, служит магнитная термометрия. Магнитная термометрия очень тесно связана с первичной термометрией и обсуждается в гл. 3, посвященной в основном первичной термометрии. Магнитная термометрия не является первичной, поскольку в уравнение состояния входит до четырех постоянных, которые должны быть определены для конкретного термометра. Но после того, как эти постоянные будут найдены по другому термометру в некотором интервале температур, магнитная термометрия позволяет получить весьма надежные данные о гладкости результатов первичной термометрии. Смысл используемого понятия гладкость в данном контексте разъясняется в гл. 2. [c.35]

За исключением области самых низких температур (скажем, ниже 1 К), первичные термометры остаются гораздо более трудоемкими при использовании и менее воспроизводимыми, чем лучшие вторичные термометры. Для большинства целей удобство и воспроизводимость показаний термометра важнее, чем точность по термодинамической шкале. Кроме того, существует очень много физических величин, для измерения которых требуется находить разности температур. К их числу относятся теплоемкость, теплопроводность и другие теплофизические величины. Если отклонения применяемой практической шкалы от термодинамической описываются медленно меняющейся плавной функцией температуры, то серьезных проблем не возникает. Если же, напротив, практическая шкала содержит небольшие, но заметные скачки отклонений от.термодинамической шкалы, то и измерения соответствующих физических величин в зависимости от температуры дадут неожиданные ложные скачки, которые отражают только несовершенство термометрии. Для исключения подобных затруднений необходимо, чтобы практическая шкала была гладкой функцией от термодинамической температуры. Это эквивалентно требованию непрерывности первой и второй производных температурной зависимости разности практической и термодинамической температурных шкал. Если для конк >етного вторичного термометра (такого, например, как платиновый термометр сопротивления) нетрудно рассчитать гладкую практическую шкалу, то получить гладкое соединение шкал для двух разных вторичных термометров гораздо сложнее. Основной источник трудностей заключается в том, что два различных участка шкалы часто основаны на разных физических закономерностях, отклонения которых от термодинамической шкалы не совпадают. Соединение шкалы по платиновому термометру сопротивления и по платинородие-вой термопаре в МТШ-27, так же как и в МПТШ-48 и МПТШ-68, служит хорошим примером типичных трудностей. В МПТШ-68 в этой точке имеется скачок первой производной от разности / — 68, достигающий 0,2%. Такие разрывы можно [c.44]

Приборы контроля простые (унитарные), например стеклянные термометры, манометры-анероиды, устанавливают в зоне измерения. Приборы составные (содержащие первичный преобразователь, канал передачи информации и вторичные приборы — показывающие, самопищущие, интегрирующие, сигнализирующие) устанавливают поэлементно (например, термоэлектрический преобразователь, термопреобразователь сопротивления — в газоходе КУ, ЭТА, кабель — канале, трубе, потенциометр или мост - на щите средств контроля). Приборы контроля бывают однофункциональными (например, манометр показывающий) и многофункциональными (например, расходомер показывающий, интегрирующий, самопишущий и сигнализирующий). [c.178]

Степень приближения Международной практической температурной шкалы к термодинамической определяется тем, что вонпервых, числовые значения первичных, а также и вторичных постоянных точек практической шкалы получены в результате газотермических измерений, т. е. с некоторыми погрешностями, а во-вторых, тем, что выше точки затвердевания золота измерения основаны на термодинамическом методе (методе оптического пирометра), в котором связь между измеряемой температурой и яркостью тела устанавливается в соответствии с законом Планка. Однако на других участках практической шкалы от —182,97 до ЮбЗ С температура определяется по показаниям платинового термометра сопротивления или платинородий-платиновой термопары, шкалы которых не совпадают с термодинамической шкалой в промежутках между реперными точками. Некоторые данные о расхождениях между этими шкалами приведены в Положении о Международной практической температурной шкале [2]. [c.71]

Пирометры полного излучения являются наиболее простыми по устройству. Комплект пирометра состоит из первичного преобразователя (телескопа) и вторичного прибора. В качестве чувствительного элемента, воспринимающего излучение, применяются чаще всего термобатареи из нескольких термоэлектрических термометров или специальных термозависимых резисторов — болометров. Для концентрации излучения на спаях термобатареи или на чувствительном элементе болометра применяют рефракторные (с собирающей линзой) или рефлекторные (с вогнутым зеркалом) оптические системы. Для того чтобы получить однозначную зависимость термо-ЭДС термобатареи (или сопротивления болометра) от потока излучения, необходимо поддерживать свободные концы термобатареи (или корпус болометра) при постоянной температуре. [c.67]

Практика теплотехнических измерений характеризуется разнообразием используемых средств измерений, которые отличаются от других элементов технических систем наличием метрологически характеристик (MX). В число средств измерений входят простейшие измерительные приборы, такие как стеклянные термометры, показывающие пружинные манометры и др. Однако в современных измерительных системах, используемых для управления технологическими объектами, испытательными и экспериментальными установками, применяются первичные измерительные преобразователи (датчики), которые преобразуют измеряемую величину в аналоговые или дискретные электрические сигналы. Последние в простейшем случае поступают на вторичные показывающие и регистрирующие приборы. В основном же сигналы первичных преобразователей нормализуются и поступают на вход микропроцессорных устройств, осуществляющих коммутацию сигналов, преобразование их в цифровой код, первичную обработку, формирование управляющих сигналов, расчет косвенных величин, хранение информации, ее представление и регистрацию. [c.325]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...