Измерение температуры поверхностей термопреобразователем, термопарой.
При измерении температур поверхностей контактными термопреобразователями обычно существуют две проблемы: 1) обеспечение равенства температур термопреобразователя и измеряемой поверхности; 2) исключение возможного искажения температуры или темперного поля поверхности в месте измерения термопреобразователем.
Для обеспечения равенства температур термопреобразователя и измеряемой поверхности необходимо создать наилучшие условия теплопередачи от поверхности объекта измерения к термопреобразователю. В связи с этим даже очень малые воздушные зазоры или слои материалов с низкой теплопроводностью между измеряемой поверхностью и термопреобразователем могут существенно исказить результаты измерения.
Рис. 1. Варианты измерения температуры поверхности:
спай изолированных эмалью термоэлектродов приварен: а — к поверхности; б — к контактной пластинке; в — спай изолированных бусами электродов зачеканен в отверстии, приваренной к поверхности пластины; г — промышленная поверхностная термопара закреплена с помощью приваренных прижимов; д — установка промышленного поверхностного термопреобразователя ТХАП
Для обеспечения хорошего теплового контакта желательно специально изготовленный термометр приклеивать, припаивать или приваривать к поверхности (рис. 1). Возможна механическая зачеканка спая на поверхности объекта, но только в случае неокисляемости поверхностей объекта и термопреобразователя в условиях измерения.?
Искажение температуры или температурного поля поверхности объекта измерения будет происходить в том случае, если термопреобразователь служит причиной дополнительного подвода или отвода теплоты от измеряемой поверхности. В связи с этим стараются создать такие условия, чтобы не было дополнительного теплообмена в месте измерения температуры поверхности. Иногда, когда нельзя избежать теплообмена через термопреобразователь, стараются перенести этот теплообмен из точки измерения температуры в другую точку.
Для непрерывного измерения температуры поверхности используют промышленные поверхностные термопреобразователи, в обозначении присутствует буква П, например ТХАП. Установка таких термопреобразователей показана на рис. 1, г, д. Термопреобразователь (рис. 1, г) прижат к поверхности специальными зажимами. Наличие изоляции трубопровода практически исключает отвод (или подвод) теплоты от места измерения и поэтому термопреобразователь не искажает температуры поверхности, а хороший тепловой контакт между термометром и поверхностью с помощью зажима обеспечивает равенство температур термометра и поверхности.
Измерение температуры движущихся поверхностей имеет свои специфические проблемы. Наиболее желательно для этого применять бесконтактные методы измерения — по излучению. Однако во многих случаях применение бесконтактного метода не может быть осуществлено, так как нет прямой видимости контролируемой поверхности или его применению препятствуют другие причины. Поэтому достаточно широко применяются контактные термопреобразователи. При этом возникает проблема обеспечения теплового контакта между термопреобразователем и движущимся телом, либо проблема передачи измерительного сигнала с движущегося тела на стационарную измерительную установку. Если термопреобразователь жестко закреплен на измеряемой поверхности и его температура равна температуре поверхности, то при малых поступательных перемещениях это можно осуществить с помощью гибких соединительных проводов. При вращательном движении передача сигнала производится с помощью вращающихся контактных колец.