Термоэлектрические термометры

 

Первичным преобразователем (датчиком) термоэлектрического термометра служит термопара, состоящая из двух проводников или полупроводников А и Б с разной работой выхода электронов. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения (спая) проводников имеют разную температуру. Один из спаев с температурой t является горячим или рабочим, а температуру t0 второго спая (холодного) поддерживают строго постоянной. Для включения измерительного прибора необходимо разорвать цепь термопары.

 

Пирометры излучения

 

Оптические методы измерений имеют ряд преимуществ перед контактными методами, такие как исключение влияния измеряемой температуры на свойства термометра, исключение агрессивного воздействия контролируемой среды на термометр, достаточно высокое быстродействие, отсутствие искажения температурного поля, вызванного введением чувствительного элемента прибора в измеряемую среду.

Принцип действия пирометров излучения основан на использовании теплового излучения нагретых тел. Тепловое излучение всякого тела можно охарактеризовать спектральной плотностью, т.е. количеством энергии, приходящимся на единицу диапазона длин волн излучения. Оптические средства измерений температуры по воспринимаемому излучению носят название пирометров.

По воспринимаемой входной величине пирометры делятся на радиационные (воспринимающие полную энергию излучения), яркостные (воспринимающие энергию излучения в какой-либо узкой части спектра) и цветовые (основанные на измерении интенсивностей излучения).

В качестве образцового излучателя в пирометре используется лампа с вольфрамовой нитью. Оптическая часть пирометра представляет собой телескоп с объективом и окуляром. Для ограничения полосы частот перед окуляром помещен красный светофильтр. Оператор, наблюдая контролируемый объект через окуляр, сравнивает его яркость с яркостью вольфрамовой нити и, изменяя последнюю регулированием тока в цепи нити, добивается равенства яркостей. Этот момент наступает, когда нить становится неразличимой на красном фоне контролируемого объекта. Яркость нити и соответствующая температура определяются по их зависимости от тока.

 

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ

 

Приборы для измерения давления обычно классифицируются по принципу действия и по роду измеряемой величины.

По принципу действия промышленные приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

1) жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим давлением столба жидкости;

2) пружинные, измеряющие давление по величине деформации упругого элемента.

По роду измеряемой величины приборы для измерения давления и разрежения делятся на следующие типы:

1) манометры — приборы для измерения избыточного давления;

2) вакуумметры—приборы для измерения разрежения (вакуума);

3) мановакуумметры — приборы для измерения избыточного давления и вакуума;

4) напоромеры — приборы для измерения малых избыточных давлений;

5) тягомеры—приборы для измерения малых разрежений;

6) тяго-напоромеры — приборы для измерения малых давлений и разрежений;

7) дифференциальные манометры — приборы для измерения разности давлений;

8) барометры — приборы для измерения барометрического давления.

 

Жидкостные приборы

 

Жидкостные приборы отличаются простотой устройства и обращения, невысокой стоимостью и относительно высокой точностью измерения. Благодаря этим достоинствам жидкостные приборы широко применяются для лабораторных и технических измерений. В качестве рабочей жидкости в зависимости от величины измеряемого давления или разрежения, а также от химических свойств измеряемого вещества применяются вода, спирт, ртуть и минеральные масла. Жидкостные приборы служат для измерения небольших избыточных давлений, разрежений, разности давлений, а также атмосферного давления. Для технических измерений жидкостные приборы выполняются в виде комбинированных жидкостно-механических приборов.

В настоящее время номенклатура жидкостных средств измерений давления с гидростатическим уравновешиванием существенно ограничена. В большинстве случаев они заменены на более совершенные деформационные средства измерений.

К числу жидкостных средств измерения, применяющихся в промышленности, относятся поплавковые, кольцевые и колокольные дифманометры.

 

Поплавковые приборы представляют собой U-образные жидкостные манометры, у которых одно из колен расширено, и в нем помещён поплавок. Поплавок связан со стрелкой, движущейся по шкале. Поплавковые приборы чаще всего используются как дифференциальные, т. е. для измерения перепада давления между двумя точками.

Поплавковые дифманометры-расходомеры имеют различные пределы измерения перепада давления от 6, 3 кПа до 0, 10 МПа. Приборы с различными пределами измерения отличаются только по внутреннему диаметру минусового сосуда и его высоте. Класс точности поплавковых дифманометров 1, 0 и 1, 5. Для передачи на расстояние информации о значении измеряемого перепада давления, рассматриваемые дифманометры оснащаются преобразователями перемещения указателя в унифицированный сигнал измерительной информации. Высокая точность измерений и возможность регистрации показаний без применения специальных источников энергии являются преимуществами дифманометров данного типа. Основным их недостатком является наличие токсичной жидкости – ртути, которая при резких перепадах давления может вылиться из прибора. Для исключения возможности выброса жидкости при подключении прибора к объекту открывают вентиль, соединяющий сосуды дифманометра, а после стабилизации давления в обоих сосудах вентиль закрывают.

 

Кольцевые приборы.

Кольцевыми приборами можно измерять малые давления, разрежения и разности давлении. Он состоит из полого замкнутого кольца, разделенного вверху перегородкой. Кольцо подвешено при помощи ножевой опоры в геометрическом центре. С обеих сторон перегородки в кольцо входят трубки, служащие для соединения полостей кольца с измеряемым давлением или разрежением. К нижней части кольца прикреплен груз. Полость кольца до половины заполнена жидкостью (водой, маслом, ртутью). соединении обеих полостей кольца с пространствами, в которых имеются давления р и р1 (причем p> p1), разность уровней h будет пропорциональна разности давлений p–p,. Эта разность давлений р — р1, действующая на перегородку, создает вращающий момент, под действием которого кольцо поворачивается вокруг точки опоры по часовой стрелке. Поворот кольца создает противодействующий момент. При уравновешивании обоих моментов кольцо остановится в новом положении равновесия. Наибольшая возможная величина верхнего предела измерения разности давлений определяется главным образом размерами кольца и плотностью затворной жидкости и обычно составляет 33325 н/м2 (250 мм рт. cm.) для приборов с ртутным заполнением и 2452, 5 н/м2 (250 мм вод. cm.) для приборов с водяным или масляным заполнением. Изменение пределов измерения осуществляется сменой уравновешивающего груза. Приборы с водяным и масляным заполнением предназначаются для работы при избыточном давлении до 0, 049 Мн/м2 (0, 5 кГ/см2); приборы с ртутным заполнением до (0, 98-9, 8) Мн/м2 (10—100 кГ/см2).

Основная допустимая погрешность кольцевых приборов не превышает 1, 1—1, 5% от верхнего предела измерения.

Преимуществом кольцевых приборов перед поплавковыми является отсутствие уплотнительных устройств в передаточном механизме, что особенно важно для приборов, рассчитанных на высокие давления. Недостаток — давление подводится через трубки, которые могут вносить погрешность в измерения. Передача показаний на расстояние производится с помощью ферродинамической системы.

Колокольные приборы.

Колокольные приборы используются для измерения малых давлений и разрежений (тягомеры и напоромеры) и в качестве дифференциальных манометров.

Прибор состоит из сосуда, содержащего жидкость, в которую погружён колокол. Под колокол введена трубка, служащая для подачи под колокол давления или разрежения. При подаче под колокол давления он поднимается, так как на него действует дополнительное усилие, направленное вверх. Чтобы превратить эту систему в измерительный прибор, необходимо обеспечить однозначность величины перемещения колокола и изменения давления. Для этого в систему должно быть введено переменное противодействующее усилие, функционально зависящее от перемещения колокола. В существующих колокольных приборах используют для создания противодействующего усилия архимедову силу, груз или пружину. Наиболее простой случай – использование колокола с толстыми стенками (уравновешивание архимедовой силой). При этом колокол будет подниматься до тех пор, пока усилие, действующее на колокол, не уравновесится изменением выталкивающей силы.

Пружинные приборы

 

Принцип действия пружинных приборов основан на уравновешивании измеряемой величины усилиями деформации различного вида упругих элементов. Величина деформации упругого элемента с помощью различных устройств преобразуется в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора.

Достоинствами пружинных приборов являются простота устройства и эксплуатации, универсальность, портативность и большой диапазон измеряемых величин.

Пружины приборы можно разделить на следующие группы.

1. Приборы с трубчатой пружиной. Приборы этого типа часто называются пружинными в отличие от мембранных и сильфонных приборов.

2. Мембранные приборы, в которых преобразование давления в перемещение осуществляется упругой мембраной, анероидной или мембранной коробкой, блоком

анероидных или мембранных коробок.

3. Приборы, в которых измеряемое давление предварительно преобразуется в усилие, действующее на пружину. К этой группе приборов относятся:

а) пружинно-мембранные с гибкой мембраной;

б) пружинно-сильфонные.

4. Приборы, у которых упомянутое преобразование осуществляется гармониковой мембраной (сильфоном).

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Конденсационные манометрические термометры.