Измерение температур

Для измерения температур применяют различные средства измерения:

· расширительные термометры;

· термометры сопротивления;

· термоэлектрические термометры;

· фотоэлектрические преобразователи;

· индикатор.

Наиболее широко используются 3 вида датчиков:

· термистор;

· термометр сопротивления;

· термопара (термоэлектрический термометр).

	Термистор	Термометр сопротивления	Термопара
Параметр	Электрическое сопротивление	Электрическое сопротивление	Электрическое напряжение
Достоинства	1) высокая чувствительность 2) малая инерционность 3) малый размер 4) низкая стоимость 5) высокая стабильность	1) хорошая линейность характеристик 2) высокая стабильность 3) взаимозаменяемость в широком диапазоне температур	1) широкий температурный диапазон 2) простота производства 3) низкая стоимость (условно) 4) износоустойчивость 5) не требует источника тока
Недостатки	1) нелинейная характеристика 2) рабочий диапазон от -60 до +300 3) взаимозаменяемость в узком диапазоне температур 4) необходим источник тока	1) низкая чувствительность 2) большая инерционность 3) сложная схема включения 4) необходим источник тока 5) чувствительность к вибрациям 6) высокая стоимость	1) нелинейная характеристика 2) низкая стабильность 3) низкая чувствительность 4) чувствительность к шумам и наводкам 5) необходима компенсация холодных спаев

1 – термоэлектроды;

2 – удлинительные провода;

3 – соединительные провода.

Холодный спай должен находиться при температуре, равной 0. Если же она отлична от нуля, необходимо вводить градуировочную поправку.

Используют электроды толщиной от 0,2 до 0,5 мм. Изоляция электродов делается из асбестовой или кремнезёвой нити.

Широкое распространение получили термопары кабельного типа.

Для получения достоверных результатов при измерении температуры поверхности конструктивных элементов электроды должны заделываться специальным образом.

1. Термоэлектроды должны прокладываться вдоль изотерм.

2. Горячий спай не должен выступать.

Возможно измерение как статорных так и роторных деталей. Тогда соединение элементов цепи происходит через щётки.

Термопара с открытым спаем - инерция 1-2 сек, экранированная термопара - 3-5 сек.

Для исследования полей температур используют гребёнки. Если измерение полей температур осуществляется для кольца, то возможно использование поворотных турелей.

Используемые типы термопар:

Обозначение	Состав	Предел измерений
Промышленное	Международное	Электрод1	Электрод2
ТВР (термопара вольфрам-рениевые)	А1, А2, А3	95%W + 5%Re	80%W + 20%Re	до 2600°С
ТПР (платино-родий)	В	70%Pt + 30%Rh	94%Pt + 6%Rh	от 300 до 1800°С
ТПП (платинородий-платина)	S	90%Pt + 10%Rh	100%Pt	от 0 до 1000°С
R	87%Pt + 13%Rh	100%Pt
ТХА (хромель-алюмель)	K	90,5%Ni + 9,5%Cr	94,5Ni + 5,5%Al,Si,Mn	от -200 до 1100°С
ТХКн (хромель-константан)	E	90,5%Ni + 9,5%Cr	55%Cu + 45%Ni,Mn,Fe	от -50 до 600°С
ТХК (хромель-капель)	L	---//----//----//---	56%Cu + 44%Ni

Проблемы:

· переток тепла по корпусу термоприёмника;

· теплоотдача излучением;

· конвекция циркулирующего газа;

· неполное торможение потока.

Взаимосвязь полной и статической температур.

r - характеризует степень заторможенности в термоприёмнике.

Термометры сопротивления.

Материал	Пределы измерений
Медь	от -50°С до 150°С
Никель	от -50°С до 200°С
Платина	от -200°С до 500°С

Диаметр проводника от 0,05 до 0,1 мм.

Низкотемпературные измерения используют жидкостные термометры. В качестве рабочих жидкостей используют ртуть (от -30*с до 700*С) или спирт (от -100*С до 75*С).

Оптические методы измерения температур.

Основаны на закономерностях теплового излучения нагретых тел (связь излучения и температуры).

Используются 3 основных вида пирометров:

· яркостные - работа основана на изменении теплового излучения при фиксированной длине волны;

· цветовые - основаны на изменении распределения энергии в пределах некоторого участка спектра;

· радиационные - основаны на измерении общего количества излучаемой энергии.

При испытаниях двигателей для измерения температуры элементов чаще используются яркостные пирометры.

Достоинства:

· малая инерционность - можно контролировать температуру каждой лопатки отдельно.

Цветовые температурные индикаторы:

1. Термокраски.

2. Термолаки.

Метод нанесения - окраска поверхности.

Метод, на котором основано действие - изменение структуры, происходящее из-за химического взаимодействия компонентов при определённой температуре.

Например, ТП-560 (исходный цвет - белый, при t>560°С - прозрачный)

Чувствительность термокрасок - 0,1°С