Температура является одним из наиболее важных и часто измеряемых параметров. Возможно, что самым простым и распространенным способом определения температуры является измерение теплового расширения различных сред. На этом принципе измерения реализованы все жидкостные стеклянные термометры. В электрических температурных преобразователях применяются несколько другие принципы детектирования. Существует большое разнообразие термометров, работающих на разных принципах и применяемых к различным задачам. Термометры, используемые в различных сферах деятельности человека, делятся на две большие группы: контактные и бесконтактные термометры, что обусловлено сферами их применения.
При выполнении многих технических измерений, не требующих высокой точности, допустимо применять более простые термометры: стеклянные жидкостные термометры, полупроводниковые термисторы и т.п.. Сфера применения таких термометров разнообразна. Рабочий диапазон обычных жидкостных стеклянных термометров -40…400 оС. Применение жидкостных стеклянных термометров становится все меньше с развитием более совершенных и надежных методов измерения температуры.
В отдельных областях промышленности разработаны и применяются нестандартные методы измерения температуры, которые адаптированы к требованиям исследуемых технологических процессов. Например, измерение температурного поля в нефтегазовых скважинах используя термометрию, основанную на закономерностях комбинационного рассеяния света в стеклянных оптоволоконных кабелях.
Газовые термометры позволяют измерять температуры, максимально приближенные к термодинамическим. В этих термометрах рабочим веществом служат газы, в уравнения состояния которых вводят поправки, учитывающие отклонения от характеристик идеального газа. Трудоемкость измерительных операций наряду с высокой стоимостью аппаратурного обеспечения явились причиной того, что газовые термометры могут быть применимы только в крупных метрологических лабораториях. Эти термометры являются стандартными средствами градуировки других измерительных устройств.
Однако достаточно большое разнообразие термометров работает на основе хорошо изученных стандартных методов температурных измерений. Контактные термометры применяются при измерениях температуры, находясь в тепловом контакте с исследуемым объектом.
Действие термометров сопротивления основано на температурной зависимости электрического сопротивления материала. Причем, термометры сопротивления обладают хорошими термометрическими свойствами. Термометр сопротивления состоит из чувствительного элемента определенной конструкции, защитной арматуры и соединительных выводов. Изменение сопротивления чувствительного элемента термометра фиксируется с помощью измерительного устройства. Способ включения термометра сопротивления определяется диапазоном измеряемых температур и схемой измерительного устройства.
В металлических термометрах сопротивления чувствительным элементом является тонкая платиновая или никелевая проволока, закрепленная на каркасе. Термодинамические свойства металла определяют достаточно широкий рабочий диапазон термометров. В качестве материалов таких термометров обычно используются платина, медь или никель. Наилучшим комплексом характеристик обладают платиновые термометры, основным недостатком которых является их относительно высокая стоимость. Для никеля линейная зависимость сопротивления от температуры наблюдается в диапазоне -60…180 оС и для платины в диапазоне -220…750 оС. В зависимости от требований, предъявляемых к точности измерений, и условий эксплуатации конструкция таких термометров может быть разной.
Большую группу термометров сопротивления представляют полупроводниковые (термисторы). Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) большинства терморезисторных полупроводников на порядок больше среднего соответствующего значения для металлов. Диапазон измеряемых температур таких термометров может быть достаточно широким: -260…600 оС, в зависимости от применяемого материала. В отличие от металлических термометров сопротивления чувствительные элементы термисторов могут иметь весьма малые размеры (до 0,2 мм). Чувствительные элементы термометров такого типа защищают разной оболочкой.
Другую группу чувствительных элементов термометров сопротивления представляют термоэлектрические термометры (термопары). К термоэлектрическим относятся явления, в которых проявляется взаимосвязь термодинамических и электрических процессов. Выбор материала термоэлектрического термометра определяется высокой чувствительностью к изменениям температуры, линейностью характеристики, малой инерционностью и другими характеристиками. Все материалы для термометров этого типа делятся на две группы: пары благородных металлов и пары неблагородных металлов. Примером первой группы является термопара платина-платинородиевый сплав, содержащий 10% родия. Наибольшее применение во второй группе нашли термопары хромель-копель и хромель-алюмель. Применение таких термометров возможно в широком температурном диапазоне -200…1800 оС.
Дистанционные (бесконтактные) измерения температуры выполняются в тех случаях, когда невозможно применить контактные способы измерения, и с учетом известных закономерностей теплового излучения нагретых тел. Бесконтактные термометры применяются в случаях, когда необходимо выполнять измерения быстро меняющихся процессов. Кроме того, бесконтактные термометры применяются в условиях, когда весьма вероятна возможность возникновения серьезных помех при контактном измерении температуры, или отсутствует возможность обеспечения безопасности оператора. Измерения в условиях сильных электрических, магнитных и электромагнитных полей, при работе в агрессивных средах, при воздействии высокого напряжения могут быть выполнены успешно только в случае применения бесконтактных термометров.
Термометры, основанные на измерении теплового излучения тел, называют пирометрами. Этот метод температурных измерений обладает широкими возможностями. Существуют несколько типов бесконтактных термометров, в работу которых заложены разные принципы измерения температуры: ИК оптические термометры, флуоресцентные термометры, интерферометрические термометры и другие. Электронные бесконтактные термометры позволяют измерять температуры объектов в широком диапазоне от отрицательных температур до 6000 оС. Однако многие параметры измеряемой среды и тел могут значительно влиять на погрешность выполняемых измерений с помощью бесконтактных термометров. Поэтому выбор способа измерения температуры должен определяться условиями поставленной задачи и требованиями к полученному результату.
Специалистами предприятия разработаны несколько серий контактных электронных измерителей температуры, которые широко применяются в различных сферах научной, производственной и сельскохозяйственной деятельности человека.
С помощью разработанных электронных термометров серии ИТ-17 можно выполнять температурные измерения в твердых, жидких и газообразных средах, в том числе агрессивных а также контролировать температуру поверхности, как плоской, так и цилиндрической формы. Высокоточные переносные термометры серии ИТ-17 с функцией запоминания результатов измерений являются портативными. В автономном режиме термометр ИТ-17 может накапливать до 10000 результатов измерений с привязкой к реальному времени. Термометры имеют возможность установки порогов световой и звуковой сигнализации. Рабочий диапазон термометров равен -150…1800 оС и определяется модификацией прибора. Термометры ИТ-17 успешно эксплуатируются в автодорожном строительстве, при производстве материалов для дорожных покрытий, на тепловых станциях, в автомобильной, швейной промышленностях, для измерения пресс-форм различной конфигурации, в литейном производстве для контроля температуры изделий на выходе и т.д.
Стационарные электронные измерители-регуляторы температуры представлены серией ИРТ-4. Эти цифровые термометры с функцией регулирования температуры предназначены для работы в разных сферах применения, в том числе, в сложных многоступенчатых технологических процессах, где необходим постоянный надежный контроль параметров газообразных, жидких и твердых тел. Терморегуляторы этой серии являются многоканальными, что позволяет контролировать температуры в разных местах измерения, причем этот контроль может быть осуществлен на достаточно большом удалении от объекта измерения. Разные модификации термометров могут быть использованы при работах с температурами в большом диапазоне -273…2500 оС. Такие термометры предназначены для широкого применения и успешно эксплуатируются в мясоперерабатывающей, хлебопекарной, молочной и сыроваренной промышленностях, в инкубаторах, термокамерах и климатических камерах, варочных и сушильных шкафах, в холодильных камерах, при сушке древесины, при производстве цемента и бетона и других сферах деятельности человека.
Разработанные термометры производятся в разных модификациях в зависимости от требований, предъявляемых к выполнению температурных измерений. Высокая точность измерений, быстродействие, широкий диапазон измеряемых температур и их запоминание наряду с надежностью в эксплуатации являются важными параметрами, определяющими высокий спрос на термометры представленных типов. Важно отметить, что одним из значимых достоинств термометров серий ИТ-17 и ИРТ-4 является возможность применения в комплектации прибора преобразователей различного типа, как термосопротивлений, так и термопар и их взаимозаменяемость, что значительно улучшает потребительские свойства термометров. Применение преобразователей специальной конструкции позволяет выполнять измерения температуры в агрессивных средах, тем самым расширяя сферу применения этих термометров.
Термометры серий ИТ-17 и ИРТ-4 внесены в Государственный реестр средств измерений.
Мы также предлагаем электронные термометры разных серий, предназначенные для измерений температуры воздуха, мягких или сыпучих субстанций, а также жидкостей и способные измерять температуры от -50 оС до 300 оС, что зависит от типаприбора. Возможности таких термометров позволяют накапливать и сохранять информацию о температурных изменениях для последующего анализа. Практично их применение в работе операторов производственных процессов. Миниатюрность имеет весьма важное практическое значение в мобильных системах температурного контроля.
