- •Содержание
- •Введение
- •1 Термометры расширения. Лабораторная работа №1
- •1.1 Общие сведения о термометрах расширения
- •1.2 Механические термометры
- •1.3 Жидкостные стеклянные термометры
- •1.4 Манометрические термометры и терморегуляторы
- •1.5 Описание лабораторной установки
- •1.6 Методика выполнения лабораторной работы №1
- •1.7 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •2 Датчики температуры с естественными выходными
- •2.1 Термоэлектрические преобразователи
- •А) измерительная схема с термоэлектрическим преобразователем; б) конструкция преобразователя.
- •* Электроды различаются содержанием компонентов в сплавах.
- •2.2 Термопреобразователи сопротивления
- •2.3 Описание лабораторной установки
- •2.4 Методика выполнения лабораторной работы №2
- •В процессе нагрева
- •2.5 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •3 Приборы для контроля давления. Лабораторная работа №3
- •3.1 Манометры и реле давления на основе деформационных
- •3.2 Датчики давления с унифицированными выходными сигналами
- •3.3 Описание лабораторной установки
- •3.4 Методика выполнения лабораторной работы №3
- •3.5 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •4 Датчики и регуляторы уровня.
- •4.1 Общие сведения о средствах контроля уровня
- •4.2 Описание лабораторной установки
- •4.3 Методика выполнения лабораторной работы №4
- •4.4 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •5 Аналоговые и цифровые контрольно-измерительные приборы. Лабораторная работа №5
- •5.1 Общие сведения о измерениях
- •5.2 Аналоговые вторичные измерительные приборы
- •5.3 Цифровые измерительные приборы
- •6 66 6
- •5.4 Описание лабораторной установки
- •5.5 Методика выполнения лабораторной работы
- •5.6 Обработка и анализ экспериментальных данных
- •6 Автоматические системы регулирования. Лабораторная работа №6
- •6.1 Общие сведения об автоматических системах регулирования
- •6.2 Описание лабораторной установки
- •6.3 Методика выполнения лабораторной работы №6
- •6.4 Обработка и анализ экспериментальных данных
1.3 Жидкостные стеклянные термометры
Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависимости от температуры. По своей конструкции эти термометры подразделяются на палочные и с вложенной шкалой.
Палочные стеклянные термометры (рисунок 1.5а) выполняются в виде толстенного капилляра 1 с припаянным к нему резервуаром 2. Шкала термометра 3 наносится на наружной поверхности капилляра.
Стеклянные термометры с вложенной шкалой (рисунок 1.5б) состоят из стеклянного резервуара 2 с припаянным к нему капилляром 1, пластины 3 с нанесенной на нее шкалой и оболочки 4, которая припаивается к резервуару.
Измеряемая температура среды, в которую помещается резервуар термометра, определяется по изменению объема термометрической жидкости, т.е. по уровню жидкости в капилляре. В связи с тем, что одновременно с расширением термометрической жидкости происходит также расширение резервуара и капилляра, видимое расширение жидкости оказывается несколько меньше действительного. Это явление иллюстрируется сравнением приведенных в таблице 1.2 значений действительных и видимых (с учетом расширения стекла) температурных коэффициентов объемного расширения наиболее распространенных термометрических жидкостей.
Рисунок 1.5 – Жидкостные стеклянные термометры
а), в) - палочные; б), г), д) - с вложенной шкалой
Среди жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные. Нижний предел ртутных термометров –35 0С определяется температурой затвердевания ртути. Верхний предел измерения +600 0С определяется прочностными характеристиками стекла.
В связи с тем, что температура кипения ртути при атмосферном давлении значительно меньше верхнего предела применения ртутных
термометров, объем капилляра над ртутью заполняется инертным газом с давлением выше 3 МПа.
Для использования в системах автоматического регулирования и сигнализации выпускаются ртутные электроконтактные термометры, в которых при достижении заданной температуры ртуть замыкает электрическую цепь между введенными в капилляр электродами (термометр таким образом выполняет роль температурного реле). Электроконтактные термометры могут быть с постоянно впаянными электродами (рисунок 1.5 в – термометр ТК4) или с подвижным электродом-задатчиком (рисунок 1.5 г – термометр ТЭК; 1.5 д – термометр ТПК). В первом случае заданная температура для данного термометра изменяться не может, а во втором может быть установлена на любом значении в пределах шкалы.
Таблица 1.2 - Характеристики термометрических жидкостей
Жидкость |
Температура, 0С |
Пределы применения, 0С |
Температурный коэффициент объемного расширения, 105К-1 | |||
затвердевания |
кипения |
нижний |
верхний |
действит. |
видимый | |
Ртуть Толуол Этиловый спирт Пентан |
-38,9 -97,2 -114,5
-200 |
356,6 109,8 78,0
36 |
-35 -90 -80
-200 |
600 200 70
20 |
18 109 105
92 |
16 107 103
90 |
Наибольший интерес из них представляет термометр с подвижным контактом типа ТПК. Это термометр с вложенной шкалой, в капилляр 1 которого введен подвижный контакт из вольфрамовой проволочки 5. Проволочка верхним концом закреплена на гайке овального профиля 6, которая может перемещаться по винту 7 вверх и вниз. Для перемещения гайки с проволочкой и установления заданной температуры необходимо вращать винт 7. Воздействие на винт производится бесконтактным способом посредством вращения магнита 8, установленного в верхней части корпуса прибора. При этом магнитное поле вращающегося магнита вовлекает во вращение ферромагнитную головку винта 9, и винт поворачивается. В нижнюю часть капилляра впаян второй электрод 10. При достижении заданной температуры ртуть доходит до нижнего конца проволочки 5 и замыкает электрическую цепь между проволочкой и электродом 10. Контакты для подключения термометра к схеме расположены в головке прибора. Прибор снабжен двумя шкалами. Нижняя 11 служит для измерения температуры, а верхняя шкала 12 – для установки заданного значения: указателем задания служит положение гайки 6.