Принцип дії різних термометрів
Термометр — це загальний термін для приладів для вимірювання температури, за допомогою яких можна точно судити та вимірювати температуру. В основу конструкції покладено явище розширення і звуження твердих тіл, рідин і газів під впливом температури. На вибір є гасові термометри, спиртові термометри, ртутні термометри, газові термометри, термометри опору, термопари1, радіаційні термометри, оптичні термометри, біметалічні термометри тощо, але ми повинні звернути увагу на правильний спосіб використання. Для того, щоб зрозуміти відповідні характеристики термометра та краще ним користуватися, ця книга була спеціально написана.
1. Газові термометри: водень або гелій часто використовуються як матеріали для вимірювання температури. Оскільки температура розрідження водню і гелію дуже низька, близька до нуля, діапазон її вимірювання температури дуже широкий. Цей термометр дуже високий і в основному використовується для точних вимірювань.
2. Термометр опору: він поділяється на металевий термометр опору та напівпровідниковий термометр опору, які виготовлені відповідно до характеристик значення опору, що змінюється з температурою. Металеві термометри в основному використовують чисті метали, такі як платина, золото, мідь, нікель і родієве залізо, сплави фосфорної бронзи; напівпровідникові термометри в основному використовують вуглець, германій тощо. Термометри опору прості у використанні, надійні та широко використовуються. Його діапазон вимірювання становить від -260 градусів до 600 градусів.
3. Термометр з термопарою: це прилад для вимірювання температури, який широко використовується в промисловості. Виготовлений за допомогою термоелектричного явища. Два різних дроти зварюються разом, щоб утворити робочий кінець, а інші два кінці з’єднуються з вимірювальним приладом, щоб утворити схему. Встановіть робочий кінець на температуру, яку потрібно виміряти. Коли температура робочого кінця і вільного кінця різна, виникає електрорушійна сила, так що в петлі тече струм. Вимірюючи електрику, температуру у відомому місці можна використовувати для визначення температури в іншому місці. Цей термометр в основному складається з константану міді, константану заліза, константану нікелю, золота, кобальту, міді, платини, родію тощо. Він підходить для двох речовин із великою різницею температур і в основному використовується для вимірювання високої температури та низької каламутності. Деякі термопари можуть вимірювати високі температури до 3000 градусів, а деякі можуть вимірювати низькі температури, близькі до нуля.
4. Біметалічний термометр: відноситься до термометра, який спеціально використовується для вимірювання температури вище 500 градусів, включаючи оптичний термометр, колориметричний термометр і радіаційний термометр. Принцип і конструкція біметалічного термометра відносно складні, тому ми не повторюємо їх тут. Він має діапазон вимірювань від 500 градусів до 3000 градусів або вище і не підходить для вимірювання низьких температур.
5. Стрілковий термометр: це термометр у формі панелі приладів, також відомий як калориметр, який використовується для вимірювання кімнатної температури та виготовлений за принципом теплового розширення та звуження металу. У ньому використовується біметалічний лист як температурний чутливий елемент для керування покажчиком. Біметали зазвичай клепають з міддю та залізом, причому мідь зліва, а залізо справа. Оскільки теплове розширення та звуження міді більш очевидні, ніж у заліза, коли температура підвищується, мідний лист тягне залізний лист, щоб зігнутися вправо, а покажчик відхиляється вправо (вказуючи на високу температуру). Біметал; навпаки. , температура стає нижчою, і вказівник відхиляється ліворуч (вказує на низьку температуру) через біметалевий лист.
6. Термометр зі скляною трубкою: термометр зі скляною трубкою використовує принцип теплового розширення та звуження для вимірювання температури. Оскільки коефіцієнт розширення середовища для вимірювання температури відрізняється від точки кипіння та точки замерзання, наші звичайні термометри зі скляною трубкою в основному включають: гасовий термометр, ртутний термометр і червоний термометр для води. Перевагами є проста конструкція, зручне використання, висока точність вимірювань і низька ціна. Недоліком є те, що верхня і нижня межі та точність вимірювання обмежені якістю скла та властивостями середовища вимірювання температури. Його неможливо телепортувати, і він крихкий.
7. Термометр тиску: Термометр тиску використовує рідину, газ або насичену пару в закритій ємності для збільшення об’єму або зміни тиску як сигнал вимірювання після нагрівання. Його основна структура складається з трьох частин: термометра, капілярної трубки та індикаторної таблиці. Це був один із найперших методів контролю температури, який використовувався у виробничому процесі. Системи вимірювання температури тиску все ще є дуже широко використовуваним методом вимірювання для індикації та контролю температури на місці. Переваги термометрів тиску: проста конструкція, висока механічна міцність, не боїться вібрації. Недорогий і не вимагає зовнішньої енергії. Недоліки: діапазон вимірювання температури обмежений, зазвичай -80~400 градусів; втрата тепла велика, а час відгуку повільний; ущільнювальна система приладу (термічна колба, капіляр, пружинна трубка) пошкоджена, технічне обслуговування ускладнене та потребує заміни; на точність вимірювання впливає температура навколишнього середовища, положення установки лампи має великий вплив, а точність є відносно низькою; відстань передачі капіляра обмежена. Нормальний робочий діапазон термометра тиску має становити 1/2--3/4 діапазону, а прилад індикації та термометр мають бути максимально горизонтальними. Монтажні болти з температурними кульками, які використовуються під час встановлення, призведуть до втрати температури, що спричинить неточну температуру. Під час монтажу необхідно провести теплоізоляційну обробку, а тепла лампочка повинна працювати в максимально вільному від вібрації середовищі.
8. Ротаційний термометр: Ротаційний термометр виготовлений із прокатаних біметалевих листів. Один кінець біметалу закріплюємо, а інший кінець з'єднуємо з покажчиком. Завдяки різному ступеню розширення двох шматків металу, біметалічний шматок скручується по-різному при різних температурах, а стрілки вказують на різні позиції на циферблаті. Температуру можна дізнатися за показаннями на циферблаті.
9. Напівпровідниковий термометр: хімічний опір зміни напівпровідника відрізняється від металу. З підвищенням температури їх опір зменшується і змінюється в більш широких межах. Тому невелика зміна температури також може спричинити значну зміну опору. Термометри виготовляються з високою точністю і часто називають датчиками температури.
10. Термометр із термопарою. Термометр із термопарою складається з двох різних металів, з’єднаних із чутливим вольтметром. Металеві контакти створюють різні різниці потенціалів у металі за різних температур. Різниця потенціалів невелика, тому для її вимірювання потрібен чутливий вольтметр. Температуру можна дізнатися за показаннями вольтметра.
11. Оптичний пірометр: якщо температура об’єкта досить висока, щоб випромінювати багато видимого світла, його температуру можна визначити, вимірявши кількість теплового випромінювання. Цей термометр є легким термометром. Цей термометр в основному складається з телескопа з червоним фільтром і набору схем з маленькою лампочкою, гальванометром і змінним резистором. Перед використанням встановіть залежність між температурою, що відповідає різному яскравості нитки розжарення, і показаннями амперметра. Під час використання наведіть телескоп на об’єкт вимірювання та відрегулюйте опір так, щоб яскравість лампочки була такою ж, як яскравість об’єкта вимірювання. У цей час температуру вимірюваного об'єкта можна зчитувати з гальванометра.
12. Рідкокристалічний термометр: рідкі кристали різних формул мають різні температури фазового переходу. Коли вони піддаються фазовій зміні, їхні оптичні властивості також змінюються, через що рідкі кристали виглядають знебарвленими. Якщо аркуш паперу покритий рідкими кристалами з різними температурами фазового переходу, температуру можна дізнатися зі зміни кольору рідкого кристала. Перевага цього термометра в тому, що його легко зчитувати, але недолік в тому, що цього недостатньо. Часто використовується в декоративних акваріумах для виставок.
