Молниезащита
Измерительная техника
Статьи / Измерительная техника / Температура. Измерение и контроль температуры. Методы и средства измерения температуры.
  11.01.17  |  

Температура. Измерение и контроль температуры. Методы и средства измерения температуры.

Температурой называется статистическая величина, характеризующая тепловое состояние тела и пропорциональная средней кинематической энергии молекул тела. За единицу температуры принимают кельвин (К). Температура может быть также представлена в градусах Цельсия (°С). Нуль шкалы Кельвина равен абсолютному нулю, поэтому все температуры по этой шкале положительные. Связь между температурами t по Цельсию и T по Кельвину определяется следующим уравнением:


t = T-273,16.


Измерить температуру непосредственно, как, например, линейные размеры, невозможно. Поэтому температуру определяют косвенно — по изменению физических свойств различных тел, получивших название термометрических.


Измерение температуры связано с преобразованием сигнала измерительной информации (температуры) в какое-либо свойство, связанное с температурой.


Для практических целей, связанных с измерением температуры, принята Международная температурная шкала (МТШ-90) (рис. 2.89), которая является обязательной для всех метрологических органов. Она основывается на ряде воспроизводимых состояний равновесия (реперных точек) некоторых веществ, которым присвоены определенные значения температуры.



Международная Температурная шкала (МТШ-90)


Рис. 2.89. Международная Температурная шкала (МТШ-90) с реперными точками (подчеркнуты)


 


Для измерения температуры наибольшее распространение получили следующие методы, основанные:


- на тепловом расширении жидких, газообразных и твердых тел (термомеханический эффект);


- изменении давления внутри замкнутого объема при изменении температуры (манометрические);


- изменении электрического сопротивления тел при изменении температуры (терморезисторы);


- термоэлектрическом эффекте;


- использовании электромагнитного излучения нагретых тел.


Приборы, предназначенные для измерения температуры, называются термометрами. Они подразделяются на две большие группы: контактные и бесконтактные.


Контактное измерение температуры.


Термометры расширения нашли широкое распространение в практике контактных измерений температуры. Основные типы механических контактных термометров, их метрологические характеристики, преимущества, недостатки и область применения представлены в табл. 2.18.


 


Таблица 2.18. Основные метрологические характеристики механических контактных термометров

Наименование прибора

Тип прибора

Пределы измерений,°С

Погрешность измерения,%

Инерцион ность

Преимущества

Недостатки

Область применения

Металли ческие термометры расширения

Дилато метриче ские

0...1000

±5

Большая

Дешевые, надежные, малое время срабатывания; очень большие перестановочные усилия

Малая точность, высокая инерционность

Температурные выключатели

Биметал лические

0...500

±5

»

Дешевые, надежные; большие перестановочные усилия

Низкая точность

Оценочный контроль температуры, температурные выключатели

Жидкостные термометры

Жидкостные стеклянные

-55...+600

±1

»

Очень дешевые

Малая механическая прочность, нет дистанцион- ности

Лабораторные термометры, бытовые термометры

Жидкостные манометрические

-30...+600

±1

»

Дешевые, надежные, не требуют внешних источников энергии; дистан- ционность до 50 м, большие перестановочные усилия

Температура соединительного капилляра влияет на показания прибора

Промышленные термометры, термореле

Конденса ционные манометри ческие

0...400

±1

Малая

То же

Нелинейная статическая характеристика

То же

Газовые термометры

С гелиевым заполнением

 

 

 

Принцип измерения соответствует определению термодинамической температуры

Малая механическая прочность, большая трудоемкость процесса измерения

Поверочные (калибровочные) работы


 


Жидкостные стеклянные термометры конструктивно подразделяются на палочные (рис. 2.90, а) и технические со вложенной шкалой (рис. 2.90, б). Принцип их действия основан на зависимости между температурой и объемом термометрической жидкости, заключенной в стеклянной оболочке. Жидкостный термометр состоит из стеклянной оболочки 1, капиллярной трубки 3, запасного резервуара 4 и шкалы 2. Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки. Свободное пространство в капилляре заполняется инертным газом или из него удаляется воздух.



Жидкостные стеклянные термометры


Рис. 2.90. Жидкостные стеклянные термометры:


а — палочный; б — технический со вложенной шкалой; 1 — стеклянная оболочка; 2 — шкала; 3 — капиллярная трубка; 4 — запасной резервуар


 


В качестве термометрической жидкости применяют органические заполнители: толуол, этиловый спирт, керосин, пентан. Наиболее широкое распространение получили термометры с ртутным наполнением. Это объясняется свойствами ртути находиться в жидком состоянии в широком диапазоне температур и не смачивать стекло, что позволяет использовать капилляры с небольшим диаметром канала (до 0,1 мм) и обеспечивать высокую точность измерения. Так, ртутные образцовые термометры 1-го разряда имеют погрешность 0,002...2°С.


Органические заполнители характеризуются более низкой температурой применения, меньшей стоимостью, большей погрешностью измерения.


Стеклянные термометры в зависимости от назначения и области применения подразделяются на образцовые, лабораторные, технические, бытовые, метеорологические.


Лабораторные термометры обеспечивают измерение в интервале температур 0...500°С, который разбит на четыре диапазона, что позволяет получить погрешность измерений, не превышающую ±0,01 °С (0... 60 °С); ±0,02 °С (55... 155 °С); ±0,05°С (140...300 °С) и ±0,1 °С (300...500°С).


В качестве технических применяют только термометры со вложенной шкалой, которые имеют две модификации: прямые и угловые. Допускаемая погрешность обычно равна цене деления. При стационарной эксплуатации в различных точках технологических агрегатов термометры устанавливают в специальных металлических защитных чехлах (кожухах).


Для обеспечения задач позиционного регулирования и сигнализации в лабораторных и промышленных установках применяют специальные электроконтактные технические термометры двух типов:


1) с постоянными впаянными контактами, которые обеспечивают замыкание и размыкание электрических цепей при одной, двух или трех заранее заданных температурах;


2) с одним подвижным контактом (перемещается внутри капилляра с помощью магнита) и вторым неподвижным, впаянным в капилляр, что обеспечивает замыкание и размыкание электрической цепи при любом значении выбранной температуры.


Перемещающаяся в капилляре ртуть размыкает или замыкает цепи между контактами, к которым подводится напряжение постоянного или переменного тока и нагрузка на которые не должна превышать 0,5 мА при напряжении не более 0,3 В.


Биметаллические и дилатометрические термометры основаны на свойстве твердых тел в различной степени изменять свои линейные размеры при изменении их температуры.


В основном металлы и их сплавы относятся к материалам с высоким температурным коэффициентом линейного расширения. Так, для латуни он равен (18,3...23,6)*10-6°С-1, для никелевой стали 20*10-6°С-1. В то же время есть сплавы, имеющие низкий коэффициент линейного расширения: сплав инвар — 0,9*10-6°С-1, плавленый кварц — 0,55*10-6°С-1.


На рис. 2.91, а представлена конструкция биметаллического термометра, в котором в качестве термочувствительного элемента используется двухслойная пластинка, состоящая из металлов с существенно различными коэффициентами линейного расширения: латуни 1 и инвара 2. При увеличении температуры свободный конец пластины будет изгибаться в сторону металла с меньшим коэффициентом, по величине этого перемещения судят о температуре.


Данный тип устройств часто используется как термореле в системах сигнализации и автоматического регулирования, а также в качестве температурных компенсаторов в измерительных устройствах, например в радиационных пирометрах, манометрических термометрах и т. п.


На рис. 2.91, б приведена конструкция чувствительного элемента пневматического дилатометрического преобразователя температуры.



Термометры


Рис. 2.91. Термометры:


а — биметаллический: 1 — латунь; 2 — инвар; б — дилатометрический: 1 — корпус; 2 — стержень; 3 — трубка; 4 — шарик; 5 — толкатель; 6 — пружина; 7 — преобразователь


 


В корпусе 1, изготовленном из латуни (нержавеющей стали) расположены трубка 3 и стержень 2, выполненный из инвара (кварца). Стержень 2 через трубку 3 и толкатель 5 с помощью пружины 6 постоянно поджимается к нижнему концу корпуса 1. Шарик 4 исключает появление люфтов между стержнем и компенсационной трубкой, которая выполнена также из латуни и предназначена для исключения температурной погрешности при установке на объектах с различной толщиной тепловой изоляции. Изменение разности удлинений корпуса 1 и стержня 2, пропорциональное изменению температуры измеряемой среды, трансформируется в пневматический сигнал в преобразователе 7, усиливается и поступает на регистрирующий прибор.


Дилатометрические преобразователи выпускают и с электрическим выходным сигналом. Класс точности устройств 1,5 и 2,5 с диапазоном измеряемых температур от -30 до +1000 °С.


Жидкостные манометрические термометры (рис. 2.92) основаны на использовании зависимости между температурой и давлением термометрического вещества (газа, жидкости), заполняющего герметически замкнутую термосистему термометра. Термосистема состоит из термобаллона 4, капилляра 5 и манометрической одно- или многовитковой пружины 6. Капилляр 5 соединяет термобаллон с неподвижным концом манометрической пружины. Подвижный конец пружины запаян и через шарнирное соединение 7, поводок 3, сектор 2 связан со стрелкой прибора 1.



Конструкция манометрического термометра


Рис. 2.92. Конструкция манометрического термометра:


1 — стрелка; 2 — сектор; 3 — поводок; 4 — термобаллон; 5— капилляр; 6 — пружина; 7 — шарнирное соединение


При изменении температуры среды изменяется давление термометрического вещества в замкнутом пространстве, в результате чего чувствительный элемент (манометрическая пружина) деформируется и ее свободный конец перемещается. Данное перемещение преобразуется в поворот регистрирующей стрелки относительно шкалы прибора.


В зависимости от термометрического вещества манометрические термометры подразделяются на газовые, конденсационные и жидкостные.


В газовых термометрах термобаллон, капилляр и манометрическая пружина заполняются каким-либо инертным газом (азотом, гелием и др.). Диапазон измерения весьма широк и лежит в пределах от критической температуры газа (азот — 147 °С, гелий — 267 °С) до температуры, определяемой теплостойкостью материала термобаллона.


В конденсационных термометрах насыщенные пары некоторых низкокипящих жидкостей (ацетон, метилхлорид, этилхлорид) меняют давление при изменении температуры. Диапазон измерения этих приборов от 0 до +400 °С при погрешности измерений ±1 %.


В жидкостных термометрах термосистема заполнена хорошо расширяющейся жидкостью (ртутью, керосином, лигроином и др.). Диапазон измерения этих приборов от -30 до +600 °С при погрешности измерений ±1 %.


На показания манометрических термометров значительное влияние оказывают внешние условия: изменения температуры окружающего воздуха, различная высота расположения термобаллона и пружины, колебания атмосферного давления.


Манометрические термометры имеют ограниченную длину линии связи от термобаллона к показывающему прибору, большую инерционность и динамическую погрешность.


Класс точности манометрических термометров 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0 при работе в интервале температур окружающего воздуха от 5 до 50 °С и относительной влажности до 80 %.


Манометрические термометры применяют для измерения температуры охлаждающей воды, воздуха, жидкого и газообразного топлива, на установках для заправки и т. п.


Термометры сопротивления.


Термометр сопротивления состоит из чувствительного элемента в виде терморезистора, защитного чехла и соединительной головки.


Принцип действия чувствительного элемента основан на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры. В качестве материалов для их изготовления используют чистые металлы: платину, медь, никель и полупроводники. Платина является основным материалом для изготовления термометров сопротивления. В качестве чувствительного элемента в полупроводниковых термометрах сопротивления используют германий, окиси меди и марганца, титана и магния.


Основные метрологические характеристики термометров сопротивления, их принципиальные схемы, преимущества, недостатки и область применения представлены в табл. 2.19.


Таблица 2.19. Основные метрологические характеристики электрических контактных термометров

Таблица 2.19. Основные метрологические характеристики электрических контактных термометров

Характеристики

Термометры сопротивления

Термоэлектрические термометры

металлические

полупроводниковые

стандартные

в тонком чехле

Пределы измерений, °С

-200...+800

-150...+450

0...1600

0...2500

Погрешность измерения, %

±0,5

±( 1... 5)

±0,5

±0,5

Инерционность

Большая

Малая

Большая

Малая

Преимущества

Высокая точность, линейная статическая характеристика

Высокая чувствительность, возможны измерения в точке

Дешевые, хорошая линейность статической характеристики

Прочность, малая тепловая инерция, линейная статическая характеристика

Недостатки

Невозможно измерение температуры в точке

Нелинейная статическая характеристика, большой разброс параметров, низкая стабильность параметров во времени

Большая тепловая инерция

Не известны

Область применения

Энергетика, непрерывные технологические процессы в химии, пищевая промышленность

Энергетика, технологические процессы в химии, производство искусственных материалов, медицина

Энергетика, непрерывные производства, пищевая промышленность

Энергетика, непрерывные производства, химия, медицина, строительство, производство искусственных материалов


 


Для решения различных задач термометры сопротивления подразделяются на эталонные, образцовые и рабочие, которые, в свою очередь, подразделяются на лабораторные и технические.


Эталонные термометры сопротивления предназначены для воспроизведения и передачи шкалы МПТШ в интервале 13,81... ...903,89 К. В качестве эталонных, образцовых и лабораторных приборов повышенной точности применяют платиновые термометры сопротивления.


Технические термометры сопротивления в зависимости от конструкции подразделяются: на погружаемые, поверхностные и комнатные; защищенные и не защищенные от действия агрессивной среды; стационарные и переносные; термометры 1-го, 2-го и 3-го класса точности и т.д.


Одна из конструкций промышленных термометров сопротивления, используемых для измерения температур жидких и газообразных сред, представлена на рис. 2.93, а. Термометр состоит из чувствительного элемента 5, расположенного в стальном защитном кожухе 3, на котором приварен штуцер 2. Провода 9, армированные фарфоровыми бусами 4, соединяют выводы чувствительного элемента 5 с клеммной колодкой б, находящейся в корпусе головки 1. Сверху головка 1 закрыта крышкой 10, снизу имеется сальниковый ввод 7, через который осуществляется подвод монтажного кабеля 8.


Чувствительный элемент термометра сопротивления (рис. 2.93, б) выполнен из металлической тонкой проволоки толщиной 0,03...0,1 мм с безындукционной каркасной или бескаркасной намоткой.



Термометр сопротивления


Рис. 2.93. Термометр сопротивления:


 


а — конструкция термометра: 1 — корпус головки; 2 — штуцер; 3 — защитный кожух; 4 — фарфоровые бусы; 5 — чувствительный элемент; 6 — клеммная колодка; 7 — сальниковый ввод; 8 — монтажный кабель; 9 — провода; 70 — крышка; б — конструкция чувствительного элемента термометра: 1 — глазурь; 2 — пространство; 3 — каркас; 4 — платиновые спирали; 5 — выводы


В качестве каркаса для платиновых термометров применяют плавленный кварц и керамику на основе окиси алюминия. В каналах каркаса 3 расположены четыре (или две) последовательно соединенные платиновые спирали 4. К верхним концам спиралей припаяны выводы 5, выполненные из платины или сплава иридия с радием. Пространство 2 между спиралями и каркасом заполнено порошком окиси алюминия. Крепление спиралей и выводов в каркасе производится глазурью 1.


При применении термометров сопротивления о температуре можно судить по изменению электрического сопротивления его чувствительного элемента, падению напряжения на нем при постоянном токе или значению тока при постоянном напряжении.


Наибольшее распространение получила первая схема, когда изменение сопротивления служит мерой температуры (рис. 2.94). В этом случае терморезистор 1 включают в одну из диагоналей моста последовательно с регулировочным резистором Rv, служащим для приведения к определенному значению сопротивления подводящих проводов. Показания гальванометра 3, включенного в диагональ моста, зависят также от напряжения питания моста, для поддержания постоянства которого в цепь питания включен регулировочный резистор.



Схема включения термометра сопротивления


Рис. 2.94. Схема включения термометра сопротивления:


1 — терморезистор (термометр сопротивления); 2 — уравнительный резистор RA; 3 — гальванометр; 4 — измерительный мост с резисторами Rv, R2, R3, Я4, RA; 5 — источник питания; 6 — регулировочный резистор Rv


 


Термоэлектрические термометры состоят из термопары, защитного чехла и соединительной головки, они основаны на термоэлектрических свойствах чувствительного элемента.


Сущность термоэлектрического метода заключается в возникновении электродвижущей силы в спае двух разнородных проводников (например, хромель — копель), температура которого отличается от температуры вторых выводов. Для получения зависимости термоЭДС от одной температуры t2 необходимо температуру t1 поддерживать на постоянном уровне, обычно при 0 или +20 °С. Спай, помещаемый в измеряемую среду, называют горячим, или рабочим, концом термопары, а спай, температуру которого поддерживают постоянной, — холодным, или свободным, концом.


Для увеличения чувствительности термоэлектрического метода измерения температуры в ряде случаев применяют термобатарею: несколько последовательно включенных термопар, рабочие концы которых находятся при температуре t2, а свободные — при известной и постоянной температуре t1.


Основные метрологические характеристики термоэлектрических термометров, их принципиальные схемы, преимущества, недостатки и область применения см. в табл. 2.19.


В качестве термопар (ТП) наиболее часто применяют комбинации материалов, имеющих высокое значение развиваемой термо- ЭДС, стабильность характеристик при различных температурах, воспроизводимость и линейную зависимость термоЭДС от температуры, простоту технологической обработки и получения спая, а именно: хромель-копелевые (TBP)[AJ], хромель-алюмелевые (TXK)[L], платинородий-платиновые (ТХА)[К], вольфрам-рениевые (Tnn)[S] и др. В квадратных скобках приведены условные обозначения номинальных статистических характеристик преобразования. Наиболее точной является термопара ТПП, которая используется в качестве рабочих эталонов и образцовых термометров 1-го, 2-го и 3-го разряда.


Основные характеристики термоэлектрических термометров представлены в табл. 2.20.


Таблица 2.20. Основные характеристики термоэлектрических термометров

Термопара

Градуировка

Химический состав термоэлектрода

Пределы применения, C

Пределы допускаемой погрешности, С, при температуре, С

Тэдс при

t2= 100C,

t1 = 0С, мВ

положительного

отрицательного

нижний

верхний*

300

800

1500

1800

Стандартной градуировки

Платино-родий-платиновая

(ТПП)

ПП-1

Платинородий (90% Pt+10% Rh)

Платина (100% Pt)

0

1300

1600

1,23

2,06

3,36

0,64 ±0,03

Платино-родий-платино-родиевая

(ТПР)

ПРЗ0/6

Платинородий (70% Pt + 30% Rh)

Платинородий

(94% Pt + 6%Rh)

300

1600

1800

3,20

3,51

4,31

5,17

Хромель- алюмелевая (ТХА)

ХА

Хромель (89% Ni + 9,8 % Сг +

+ 1% Fe + 0,2% Mn)

Алюмель

(94 % Ni + 2 % А1 + 2,5 % Mn + + 1 % Si + 0,5% Fe)

200

1000

1300

3.9

6,5

4,10±0,16

Хромель-копелевая

(ТХК)

ХК

To же

Копель

(55 % Си + 45 % Ni)

200

600

800

2,4

5,8

6,95±0,2

Вольфрам-рениевая

(ТВР)

ВР5/20

Вольфрам-рений (95 % W + 5 % Re)

Вольфрам-рений

(80% W + 20% Re)

0

2200

2500

5,00

5,00

7,40

9,60

1,33 ±0,03 (1,40 ± 0,03)

Нестандартной градуировки

Вольфрам-рениевая

ВР10/20

Вольфрам-рений (90 %W + 10% Re)

Вольфрам-рений

(80% W+20% Re)

0

2200

2500

0,97 ±0,02

Вольфрам-молибденовая

ВМ

Вольфрам (100% W)

Молибден (100% Mo)

1250

2000

2000

5,00

0,40±0,03

ЦНИИЧМ-1

To же

Молибден-алюминий

(99,5 % Mo + 0,5 % Al)

1000

2000

2400

Медь константа-новая

МК

Медь (100% Си)

Константан (42% Ni + 58% Cu)

250

350

500

0,5...1,0

4,10 ± 0,16


 


На рис. 2.95 показана конструкция термоэлектрического термометра. Термопара 7 установлена в защитный кожух 6. В головке 2 термометра расположено контактное устройство 1 с зажимами для соединения термоэлектродов 3 с проводами, идущими от измерительного прибора к термометру. Термоэлектроды по всей длине изолированы друг от друга и от корпуса керамическими трубками 5. В качестве термоэлектродов используют проволоку диаметром 0,3...0,5 мм.



Конструкция термоэлектрического термометра


Рис. 2.95. Конструкция термоэлектрического термометра:


1 — контактное устройство; 2 — головка; 3 — термоэлектроды; 4 — штуцер; 5 — керамические трубки; В — защитный кожух; 7 — термопара


Спай на рабочем конце термопары 7 образуется сваркой, пайкой или скручиванием. Последний способ используется для вольфрам-рениевых и вольфрам-молибденовых термопар.


 


Для измерения возникающей термоЭДС в контур термопары в холодный спай (рис. 2.96, а) или в разрыв одного из термоэлектродов (рис. 2.96, б) с помощью проводов С включают измерительный прибор ИП. В первом случае (см. рис. 2.96, а) в схеме присутствуют три спая: горячий 2 и два холодных (1 и 3), во втором случае (см. рис. 2.96, б) в схеме — четыре спая: горячий 4, холодный 1 и нейтральные 2 и 3, причем температура последних t3 должна быть одинаковой.



Схемы включения измерительного прибора


Рис. 2.96. Схемы включения измерительного прибора:


а: 1 и 3 — холодные спаи; 2 — горячий спай; 6: 1— холодный спай; 2 и 3 — нейтральные спаи; 4 — горячий спай


 


В схеме уравновешивающего преобразования (рис. 2.97) уравновешивание ЭДС термопары осуществляется за счет сигнала с мостовой схемы, управляемой двигателем Д.



Принципиальная схема подключения термоэлектрического термометра


Рис. 2.97. Принципиальная схема подключения термоэлектрического термометра:


R1—R8 — сопротивления компенсационного моста; R1, R3 — терморезисторы; R9, R10 — сопротивления делителя напряжения; ТП — термопары; С — конденсатор; У — усилитель; Д — двигатель; ОУ— отсчетное устройство излучения


 


Компенсация методических погрешностей в термоэлектрических термометрах, обусловленных изменением температуры холодного спая, осуществляется путем применения мостовых схем с термосопротивлением, питаемых стабилизированным постоянным напряжением.


 


Бесконтактное измерение температуры.


О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называются пирометрами. Они позволяют измерять температуру в диапазоне от 100 до 6000 °С и выше.


Физические тела характеризуются либо непрерывным спектром излучения (твердые и жидкие вещества), либо избирательным (газы). Участок спектра в интервале длин волн 0,02...0,4 мкм соответствует ультрафиолетовому излучению, участок 0,4... 0,76 мкм — видимому излучению, участок 0,76... 400 мкм — инфракрасному излучению. Интегральное излучение — это суммарное излучение, испускаемое телом во всем спектре длин волн.


Монохроматическим называется излучение, испускаемое при определенной длине волны.


На основании законов излучения разработаны пирометры следующих типов:


- суммарного (полного) излучения, в которых измеряется полная энергия излучения;


- частичного излучения (квазимонохроматические), в которых измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участке спектра;


- спектрального отношения, в которых измеряется интенсивность излучения фиксированных участков спектра.


В пирометрах полного излучения оценивается не менее 90 % суммарного потока излучения источника. При измерении температуры реального тела пирометры этого типа показывают не действительную, а так называемую радиационную температуру тела.


Поэтому эти пирометры называются радиационными. При известном суммарном коэффициенте черноты тела возможен пересчет с радиационной температуры тела на его действительную температуру. Исходя из этого, пирометры полного излучения удобно использовать при измерениях разностей температур в неизменных условиях наблюдения в диапазоне 100...3 500°С. Основная допустимая погрешность в технических пирометрах возрастает с увеличением верхнего предела измерения температуры. Так, для 1000 °С — ±12 %, для 2000 °С — ±20 %.


Схема радиационного пирометра


Рис. 2.98. Схема радиационного пирометра:


1 — линза; 2 — диафрагма; 3 — приемник излучения; 4 — окуляр; 5 — фильтр; ОУ — отсчетное устройство


В радиационном пирометре (рис. 2.98) лучи нагретого тела поступают на линзу 1, которая направляет их через диафрагму 2 на приемник излучения 3. Приемник излучения состоит из большого числа термопар (термобатарея), горячие спаи которых выполнены в виде секторных тонких пластинок. Сигнал с термопар, соединенных последовательно, подается на отсчетное устройство ОУ. Через окуляр 4 с фильтром 5 производится наведение пирометра на объект измерения. Основные метрологические характеристики приемников полного излучения, их принципиальные схемы, основные преимущества, недостатки и область применения представлены в табл. 2.21.


 


Таблица 2.21. Основные метрологические характеристики приемников полного излучения

Таблица 2.21. Основные метрологические характеристики приемников полного излучения

Характеристики

Электрические

Пневматические

Оптические

Термобатареи

Болометры

Тепловые быстродействующие индикаторы

Пироэлектрические кристаллы

Детектор Голея

Жидкие кристаллы

Пределы измерения

Теоретически не ограничены, зависят от конструкции

Чувствительность

100 В * Вт-1

101 В Вт-1

10-4 В Вт-1

103 В Вт-1

105 В Вт-1

102 нм К-1

Инерционность, с

10-2

10-3

10-8

10-7

10-2

10-1

Преимущества

Высокая временная стабильность

Большая по сравнению с термобатареями чувствительность

Малая тепловая инерция

Малая тепловая инерция, широкий частотный диапазон

Чрезвычайно широкий частотный диапазон

Большая разрешающая способность (10-3 К)

Недостатки

Большая по сравнению с болометрами инерционность

Необходимость источника питания, собственное нагревание

Малая чувствительность

Исчезновение поляризации выше точки Кюри

Невозможны статические измерения

Высокая инерционность

Область применения

Пирометрия, спектроскопия, радиометрия

Пирометрия, спектроскопия, радиометрия

Обнаружение лазерного излучения

Пирометрия, спектрометрия, регистрация температурных полей

Спектрометрия

Медицина, исследования

 


 


Они подразделяются на электрические (термобатареи, болометры, тепловые индикаторы, пироэлектрические кристаллы), пневматические (детектор Голея) и оптические (жидкие кристаллы). Наибольшая чувствительность (105 В*Вт-1) у пневматических приемников. У электрических она составляет от 10-4 до 103 В*Вт-1.




Другие статьи:

Волнистость и шероховатость. Измерение и контроль волнистости и шероховатости
Поверочные линейки и плиты
Углы и конусы. Методы и средства измерений и контроля углов и конусов.