С помощью каких приборов измеряют температуру воздуха

Измерение температуры.Температуру воздуха, газов и жидкостей от -36 до +37.50С измеряют ртутными термометрами, а от -65 до +650С – спиртовыми термометрами. При измерении температуры выше +600С применяют ртутные термометры с ценой деления 10С. Для измерений, требующих повышенной точности, используют термометры с ценой деления 0.1-0.20С.

Для измерения и автоматической записи температуры применяют термограф (рис.1). Датчиком температуры служит биметаллическая пластинка 4, деформация которой при изменении температуры окружающего воздуха передается системой рычагов 3 на записывающее устройство и записывается на специальной ленте 1, на которой по горизонтали указано время, а по вертикали – температура. Лента закрепляется на барабане 2 с часовым механизмом, имеющим суточный или недельный завод.

Рис. 1 Термограф

Температуру поверхностей измеряют термопарами. Поверхности, температуру которых определяют, должны быть предварительно очищены от грязи, краски, ржавчины и т.д.

Измерение влажности.Влажность воздуха оценивается в абсолютных и относительных единицах. Абсолютная влажность – это количество водяных паров, содержащихся в некотором объеме воздуха. Относительная влажность – это отношение парциального давления водяных паров в воздухе к парциальному давлению насыщенных водяных паров при той же температуре.

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами, гигрометрами и гигрографами.

Аспирационный психрометр с вентилятором (рис.2) состоит из двух ртутных термометров 2, резервуар одного и низ обернут одним слоем батиста и смачивается перед работой с помощью пипетки 5. Воду в пипетке нажатием на грушу 3 доводят до черточк5и (не ближе 1 см от края) и удерживают с помощью зажима 4. Затем при вертикальном положении прибора пипетку до отказа вводят в трубку 1. Через 3-4 с разжимают зажим (излишняя вода вбирается в грушу) и вынимают пипетку.

Рис. 2 Аспирационный психрометр с вентилятором

Воздух с помощью вентилятора 7 поступает в трубки 1 и обтекает резервуары термометров 2 со скоростью не более 2 м/с. Пружина вентилятора заводится ключом 6.

Диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100% при температуре окружающей среды от 0 до +400С [1]. Масса прибора – 1.1 кг, с футляром – 2.8 кг.

При отрицательной температуре относительную влажность воздуха рекомендуется измерять волосяным гигрометром (рис.3). Он состоит из металлической рамки 5, на которой с помощью винта 4, блока 1 и грузика 7 укреплен обезжиренный волос 3. На оси блока укреплена стрелка 2. Отсчет берется по шкале 6 в процентах. Принцип работы волосяного гигрометра основан на изменении длины обезжиренного волоса в зависимости от влажности воздуха.

Рис. 3 Волосяной гигрометр

Измерение давления.Абсолютное давление воздуха (атмосферы) измеряется барометрами – анероидами и барографами.

Барометр-анероид (рис.4) работает на принципе измерения изменяющейся высоты анероидных коробок в зависимости от колебаний атмосферного давления. Через систему рычагов деформация коробок передается стрелке. Шкала должна быть отградурирована в паскалях.

Рис. 4 Барометр-анероид

Барограф (рис.5) по принципу действия аналогичен барометру-анероиду. В барографе изменение высоты анероидных коробок 6 через систему рычагов 5 передается перу 2. Запись давления ведется на специальной ленте 1, укрепленной на барабане 3 с суточным или недельным заводом. Первоначальное давление устанавливается с помощью специального винта 4 по барометру-анероиду.

Рис. 5 Барограф

Измерение охлаждающего действия атмосферы.Влияние совокупного действия температуры, скорости и влажности воздуха на отдачу тепла телом человека оценивают кататермометром (рис.6). Он представляет собой спиртовый термометр со шкалой от 32 до 400С. Прибор имеет верхний 1 и нижний 2, заполненный спиртом, резервуары. У каждого кататермометра есть свой фактор F , показывающий потерю тепла в милликалориях с 1 см2 спиртового резервуара при охлаждении его от 38 до 350С. Значение фактора определяют при изготовлении прибора и записывают на его обратной стороне.

Рис. 6 Кататермометр

Измерения производят как сухим, так и мокрым кататермометром, в последнем случае резервуар обвязывают смоченной в воде марлей или батистом. Сухой кататермометр реагирует на скорость и температуру, а мокрый – на скорость, температуру и влажность воздуха.

Измерение скорости движения воздуха.Скорость замеряют анемометрами, термоанемометрми, воздухомерными трубками, кататермометрами и другими приборами.

Основным прибором для измерения скорости движения воздуха является анемометр. Наибольшее распространение получили крыльчатый анемометр АСО-3 и чашечный МС-13.

Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3 (рис.7) состоит из крыльчатки 3, размещенной в металлической обечайке 4, счетного механизма 2 и ручки 5. Крыльчатка сообщается со счетным механизмом при помощи трубчатой оси, вращающейся на натянутой стальной струне. Давление движущегося потока воздуха приводит крыльчатку во вращение. Трубчатая ось посредством червячной передачи передает вращение счетного механизма в работу и выключение его производится арретиром 1. Анемометр АСО-3 применяют для измерения скорости от 0.2 до 5 м/с; чашечный анемометр МС-13 (рис.8) – от 1 до 20 м/с.

Рис. 7 Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3

Давление воздушного потока воспринимается четырьмя полусферическими чашечками 1, закрепленными на двух взаимно перпендикулярных стержнях, жестко соединенных с осью 2, на конце которой имеется червячная передача, связанная с редуктором счетного механизма 3.Счет имеет три стрелки, отсчитывающие единицы, сотни и тысячи оборотов. Для измерения средней скорости движения воздуха анемометром применяют метод «обвода» по сечению, при малых скоростях движения воздуха – «точечный» метод.

Рис. 8 Чашечный анемометр МС-13

Измеряя охлаждающее действие атмосферы сухим кататермометром, по эмпирическим формулам можно определить скорость движения воздуха: при скорости меньше 1 м/с используют формулу

при скорости более 1 м/с – формулу

где Н – охлаждающее действие атмосферы в катаградусах, определяется путем деления фактора F прибора на время охлаждения его резервуара от 38 до 350С; Dt=36,5-t ; 36,5 – средняя температура тела человека, 0С; t – температура воздуха, 0С.

Приборы должны быть снабжены тарировочными удостоверениями, в которых приведены поправки: 1) шкалы; 2) температурная; 3) добавочная, учитывающая неточности, остающиеся после внесения двух первых поправок.

Одним из значимых физических параметров, которые чаще всего изучаются, наблюдаются и корректируются, будь то повседневная бытовая жизнь человека, производственные циклы или лабораторные исследования, является показатель температуры. В зависимости от свойств, технических особенностей и определяющего механизма работы существует определенная классификация приборов для измерения температуры на отдельные виды: обычные жидкостные устройства или сложные, усовершенствованные электронные и лазерные измерители, которые представляют собой достойную альтернативу ставшему привычным бытовому градуснику. Безусловно, основополагающим и решающим фактором является место применения таких устройств.

Виды приборов для измерения температуры

Устройства для проведения необходимых исследований, в том числе прибор для измерения температуры воздуха, отличаются конструктивно, а также принципом работы, который используется для проведения замеров. Достаточно широкое применение у контактных и дистанционных термометров, иначе называемых пирометрами. Кроме того, классификация приборов для измерения температуры группирует:

• Стеклянные и металлические термометры расширения жидкостные, работающие на свойстве изменения объема тел при разных значениях температуры. Спектр действия их от -190 до +500 °С.
• Манометрические термометры, использующие зависимость между изменяющейся температурой газообразного вещества, помещенного в замкнутый объем, и давлением. Работают при значениях от -160 до +600 °С.
• Электрические термометры сопротивления действуют, полагаясь на способность материалов-проводников менять электросопротивление при нагреве и охлаждении. Эффективны при значениях от -200 до +650 °С.
• Термоэлектрические преобразователи – термопары. Задействуются в диапазоне от 0 до +1800 °С. Эти приборы для измерения температуры используют свойство двух разных металлов и металлосплавов вырабатывать электродвижущую силу при перемене степени нагрева спая.
• Устройство для определения температуры от +100 до +2500 °С – пирометр излучения (фотоэлектрический, оптический, радиационный). Действие обусловлено тем, что фиксируемый показатель влияет на величину излучаемого телом тепла. Относится к бесконтактному типу измерений. Различают стационарные и мобильные, низко- и высокотемпературные пирометры.

Термометры и датчики

По иной классификации термофиксирующих устройств проводится их разделение на термометры и термодатчики.

Первые – это механические приборы, в том числе газонаполненные манометрические устройства, биметаллические, стеклянные измерители температуры и комбинированные регуляторы.

Термодатчики – это сверхточные усовершенствованные электронные приспособления для фиксирования показателей температуры в жидкостях и твердых телах. К ним следует относить термометры сопротивления, термопары, преобразователи показаний датчиков и сигнализаторы, оснащенные релейными механизмами.

Новейшие термодетекторы оснащены USB-интерфейсом, памятью для сохранения и анализа исследований, лазерным наводчиком-целеуказателем.

Измерители температуры воды

Каждый отдельный прибор для измерения температуры воды, холодных и горячих растворов характеризуется особым принципом работы. Встречаются универсальные приспособления, пригодные также для замеров показателей воздуха.

Жидкостные термометры

Стеклянные жидкостные измерители известны как самые элементарные и точные термометры, которые выпускаются прямыми и угловыми. А сфера их применения – анализ технологического оборудования, а также коммунальное хозяйство (замеры в трубопроводах). Приборы подходят для значений от -35 до +600 °С, причем в качестве чувствительного элемента чаще других применяют ртуть, а показания записывают по шкале.

В зависимости от места применения и особенностей строения различают устройства медицинские, технические, электроконтактные, жидкостные, палочные и прочие.

Конкретный прибор для измерения температуры воды выбирается с учетом допустимой погрешности при замерах.

Приспособления для определения температуры воздуха

Первый прибор для измерения температуры воздуха – это стеклянный термометр, активным жидким элементом в котором могут быть ртуть, спирт этиловый, толуол и другие вещества.

Высокоточные измерители ртутные бывают палочными и с вложенной стеклянной шкалой. Они востребованы в лабораторных исследованиях в различных областях производства и медицины. Палочный термометр оснащен прозрачной термостойкой градуированной капиллярной трубочкой, а второй вид измерителей характеризуется тем, что деления шкалы расположены позади нее на отдельной пластине, а весь механизм защищен футляром из прочного стекла.

При наличии в приборе электроконтактов его называют термосигнализатором, а чувствительная жидкость внутри резервуара и капилляра показывает настоящую температуру окружающего пространства.

Особенности терморегуляторов и сигнализаторов

Кроме вышеперечисленных, существуют и другие приборы для измерения температуры. К примеру, в качестве терморегуляторов и сигнализаторов используют стержневые дилатометры с чувствительными деталями из разнородных металлосплавов, которые удлиняются при нагреве на различную величину.

Тем же принципом характеризуется еще один вид термометра – биметаллический, со вставленной термочувствительной пружиной, спаянной с парой металлических пластинок с различным температурным расширением. В процессе нагрева пружина выгибается к пластине меньшего термокоэффициента, а по величине изгиба находят искомый показатель температуры.

Электротермометр

Для дистанционного фиксирования тепловых показателей окружающей среды в диапазоне от -15 до +125 °С отлично подходит бесконтактный прибор для измерения температуры – аспирационный электротермометр. В его устройство входят соединенные между собой шнуром измеритель и датчик.

Чувствительным элементом является тончайшая медная проволока датчика, накрученная спиралью на нитевой каркас.

Какие существуют устройства для измерения температуры тела

Температуру тела привычно измеряют градусником. Но на сегодняшний день существует множество других термометров, отличающихся по внешнему виду и основным принципам действия.

Самые распространенные приспособления, к которым принадлежит наш градусник, работают на температурном расширении ртути, керосина, спирта и др. жидкостей. Они недорогие, практичные и достаточно точные, особенно ртутные, хотя ядовитое содержимое в хрупком стеклянном корпусе несет с собой некоторый риск.

Электронный или цифровой прибор для измерения температуры тела показывает нужную величину благодаря встроенному датчику, но его стоимость много больше цены жидкостных «собратьев». Эти термометры контактные.

Инфракрасные пирометры не требуют прямого прикосновения к человеку, действуя дистанционно. Сверхчувствительный датчик за 2-15 секунд считывает величину излучения, выводя результат на дисплей. Эти бесконтактные приборы для измерения температуры превосходно подходят для семей с маленькими детьми, ситуаций со спящими больными и др. Кроме того, они применимы в быту в процессе приготовления пищи, а более мощные виды – в электроэнергетике, на стройплощадках, в металлургии и других отраслях промышленности.

Когда необходим дистанционный пирометр

Часто бывают ситуации, когда замерять температуру контактным способом невозможно или просто неудобно. Именно в таких случаях понадобится пирометр – прибор для дистанционного измерения температуры, а именно:

• при замерах показателей сильно разогретых тел или ядовитой среды;
• при затрудненном доступе, причем с небольшой погрешностью можно произвести измерения на расстоянии в десятки метров;
• при наблюдении за механизмами, находящимися в движении, причем на это потребуются доли секунды;
• при диагностике электробезопасности здания, когда именно таким измерителем удобно провести дистанционное сканирование на многочисленных удаленных участках.

Какими устройствами можно измерить температуру металла

В металлургической промышленности для исследования расплавленных металлосплавов необходим прочный прибор для измерения высоких температур.

Таковыми считаются уже описанные ранее пирометры. Они фиксируют на расстоянии тепловое излучение, характеризующее фактическую температуру металла. В сложных условиях сверхвысоких показателей тепла бесконтактный способ идеален. На жидкокристаллический дисплей выводятся следующие данные:

• фактическая температура по Фаренгейту и Цельсию;
• пограничные температуры;
• заряд батареи.

Максимальной точности измеряемой переменной можно добиться только тогда, когда между объектом и дистанционным прибором нет помех в виде поглощающих тепло паров или твердых тел. Если же нужно сделать замеры металлосплава в транспортировочном ковше или при розливе, то следует принять условие, что температурный показатель окажется меньше фактического и будет определяться расчетами.

Для того чтобы избежать неточности такого способа, применяется другой прибор для измерения температуры металла, а именно имитатор черного тела. Он погружается в расплав и представлен в виде трубы с запаянным или открытым концом, полого конуса или стакана из тугоплавкого металла. В любом варианте термоизмеритель должен обладать повышенной жаропрочностью, химической стойкостью и отличной теплопроводностью, чтобы демонстрировать исключительно точные данные.

Измерение температуры двигателя

Длительная эксплуатация, а также периодический ремонт машин и механизмов предполагают наличие специального оборудования, в составе которого – прибор для измерения температуры двигателя. К ним относят термопары, терморезисторы и термометры расширения.

Термопары – очень удобные и широко известные среди автомобилистов приборы для измерения температуры поверхностей, обмотки и внутренней полости двигателя. С помощью этих термодатчиков можно фиксировать данные даже в труднодоступных участках двигателя, в пазах и сердечниках. Представляют собой две изолированных проволоки разного металла со спаянными с одной стороны концами, которые помещаются в определенную точку измерения. Вторые концы соединяются с милливольтметром и термометром, а сумма их показателей определяет фактическое значение температуры.

Ртутные и спиртовые термометры расширения весьма удобны для проведения необходимых измерений на доступных участках: обмотке, открытой поверхности различных деталей, а также выходящего (или входящего) из движка потока воздуха. Терморезисторы в виде медной проволочной обмотки крепят одновременно в нескольких местах двигателя, поочередно включая их, снимая фиксируемые показания и определяя среднее значение.

Вторичные приборы, используемые при измерениях температуры

Попробуем дать определение того, что такое промышленный вторичный прибор для измерения температуры. По сути, это автоматическое устройство является важным дополнением к основному измерителю, улавливающим и преобразующим зафиксированные показатели в удобочитаемую форму. Необходимо для осуществления четкого контроля, сигнализации и своевременного регулирования температуры в тех исключительных случаях, когда происходят отклонения от заданных условиями работы параметров. Отдельно выделяют стационарные и переносные вторичные электроприборы.

Как правило, вторичные приборы для измерения температуры имеют прочный защитный стальной корпус и оснащены градуированной шкалой. Регистрация значений происходит согласно диаграмме, записанной от термопар, тензорезисторов, термометров сопротивления, преобразователей и других устройств.

Рассматривая различные способы подачи информации, следует разделить вторичные приборы на регистрирующие и показывающие, одно- и многоканальные, двухфункциональные и однодиапазонные. При наличии сигнализирующего механизма данные приспособления моментально указывают на недопустимое изменение температуры, отличное от требуемой величины. Это помогает поддержанию логического протекания всех реакций и технологических процессов, в которых они задействованы.

При всем многообразии приборов, регистрирующих температурные показатели газов, жидкостей и твердых тел следует серьезно подходить к выбору нужного приспособления. Первостепенными факторами, которые надо учесть, являются допустимые границы температурных значений, максимальная удаленность, на которой можно проводить замеры (визирование), точность. И, конечно же, учитывается сфера использования конкретного вида термометра.