l2_masurarea temperaturii

MIJLOACE DE MASURARE A TEMPERATURILOR


Scri de temperatur, Sisteme tehnice pentru masurarea temperaturilor


SCARI DE TEMPERATURA Scara Kelvin Scara Celsius Scara Reaumur Scara Fahrenheit

MIJLOACE DE MASURARE A TEMPERATURILORTemperatura este o mrime fizic fundamental care indic gradul de nclzire a unui corp.

Temperatura se determin funcie de o scar de referin.Scara de temperatur are valori numerice pentru fiecare temperatur.


SCARI DE TEMPERATURAScara termodinamic (Kelvin), msoar temperatura T n kelvin (K), definit ca unitatea fundamenal de temperatur n SI (1/237,15 din temperatura termodinamoc a punctului triplu al apei).


SCARI DE TEMPERATURAScara Fahrenheit

In 1724 Gabriel Fahrenheit a utilizat mercurul ca lichid termometric.Mercurul se dilata mult, nu adera la vas si ramane in stare de agregare lichida pentru un domeniu larg de temperatura.


SCARI DE TEMPERATURAScara Fahrenheit are la baz intervalul de temperatur dintre punctul de topire a gheii (32) i puntul de fierbere al apei (212). Gradul Fahrenheit 0F, este unitatea de msur pentru temperatur pe scara Fahrenheit. 10C=1,80F


SCARI DE TEMPERATURAAceasta scara a fost inventata de suedezul Celsius n 1742, a fost numita scara centigrad pana n 1948 cand la cea de-a 9 Conferinta a Masurilor si Greutatilor a fost numita scara Celsius.


SCARI DE TEMPERATURAScara Celsius, msoar temperatura n grade Celsius (0C). Relaia dintre temperatura termodinamic i temperatura Celsius este:

t=T-273,15


SCARI DE TEMPERATURAScara Reaumur este o scar convenional de temperatur care se bazeaz pe intervalul de temperatur dintre punctul de topire al gheii i punctul de fierbere al apei, interval mprit n 80 de pri. Gradul Reaumur se noteaz 0R i este unitatea de msur pentru msurarea temperaturii pe scara Reaumur. 10C=0,80R


Temperatura nu se msoar n mod direct. Nu exist etalon al unitii de msur pentru temperatur. Temperatura unui corp se msoar prin comparare cu un corp termometric. Corpul de contact i corpul termometric sunt puse n contact i ajung dup un anumit interval de timp la echilibru termic.

Clasificarea aparatelor pentru msurarea temperaturii se face dup: temperatura msurat; tipul constructiv.Termometrel e- msoar temeraturi mai mici de 7500C

a. Dup temperatura msurat

Pirometrelemsoar temperaturi nalte de pn la 30000C

cu dilataie cu lichid mecanice

manometrice cu lichid cu vapori cu gaz

cu rezisten electric din metal din materiale semiconductoare

Termometre de dilatare cu lichidPrincipiul de functionaredilatarea unui lichid intr-un tub capilar sub actiunea caldurii. Constructie Este format dintr-un tub capilar din sticla terminat la partea inferioara cu un rezervor umplut cu lichid. Tubul capilar este inchis la capatul superior, dupa ce a fost vidat.Lichidul din termometre poate fi: mercur, alcool, toluen. Termometrele cu mercur masoara temperature intre -35 si 300C. Termometrele cu alcool masoara temperaturi joase pana la -70C.

Termometre mecanice

Principiu de functionaredilatarea diferentiata a doua corpuri sub actiunea calduriiDomenii de utilizare a temometrelor mecanice: Se utilizeaza pentru masurarea temperaturilor diferitelor medii fluide sau solide in agricultura, industrie alimentara, industria cauciucului.

Termometrul cu tijaConstructie- este compus din tubul 1 cu coeficient de dilatare 1 (de exemplu din portelan, cuart) si din tija 2 cu coeficient de dilatare 2, mult mai mare decat 1 (de exemplu cupru, aluminiu, alama, otel). Introducand termometrul in mediul a carui temperatura se masoara, tija se va dilata si va deplasa acul indicator pe scara gradata.

Termometrul bimetalicConstructie-este compus dintr-o lama bimetalica incastrata la un capat si libera la celalalt. Lama se obtine prin sudarea a doua lamele metalice cu coeficienti de dilatare diferiti (2 >1). Prin incalzire, lama tinde sa se indrepte deoarece lamela 2 se alungeste mai mult decat lamela 1. Astfel, capatul liber se ridica si deplaseaza acul indicator pe scara gradate.

Termometre manometriceConstructie- Aceste termometre sunt alcatuite dintr-un tub metalic care se va aseza in mediul a carui temperatura se masoara, un tub capilar flexibil lung si un aparat cu cadran construit pe principiul manometrului cu element elastic. Elementul elastic actioneaza acul indicator care se deplaseaza pe o scara gradate. Tubul metalic, tubul capilar si elementul elastic sunt umplute cu lichid sau gaz.

Termometre manometriceFunctionare- se bazeaza pe faptul ca variatia de temperatura a mediului pentru care efectuam masurarea determina, in mod proportional, o modificare a presiunii fluidului din interior. Variatia de presiune produce deformarea elementului elastic, deformare care este amplificata si transmisa la acul indicator.

Termometre manometrice

Domenii de utilizareAceste termometre sunt destinate masurarii de temperaturi la distanta, fara riscuri pentru operatorul uman, pentru motoare cu ardere interna, pentru tractoare, pentru locomotive Diesel.

Temometre cu termoelement (sau termocupluri)

Principiu de functionare- transforma variatia temperaturii intr-o variatie a unei marimi electrice ce poate fi masurata.Temometre cu termoelement (sau termocupluri Acest tip de termometre se folosesc in industrie si laboratoare. Masoara temperaturi intre -100 C si 1400 C. In cazuri speciale masoara temperaturi intre -200 C si 2000 C. Termoelementele reprezinta senzori electrici a caror functionare se bazeaza pe fenomenul termoelectric.


Principiul termoelectricDaca se realizeaza un circuit din doua conductoare a, b de natura diferita, unite intre ele prin sudura sau lipite in punctele de contact P1 si P2 si aceste capete sunt incalzite la temperature diferite 1 si 2 , apare o tensiune termoelectromotoare care va produce un curent electric. Aceasta tensiune depinde de natura metalelor din care sunt executate conductoarele a si b si pentru intervale restranse de temperature este proportionala cu diferenta de temperature.a

b

P1

1

P2

2

Temometre cu termoelement (sau termocupluri)Compensarea automata a variatiei de temperatura

Termocuplu: 1-termoelectrozi; 2- teaca de protectie; 3- cutia de conexiuni; 4- placa de borne.

Temometre cu termoelement (sau termocupluri)Constructia termocuplului Electrozii sunt fire sau benzi izolate intre ele. Ei pot fi confectionati din: cupru- constantan, fier- constantan, fier- copel, cupru- copel, cromelalumel, Platina- platina rodiu. In exterior electrozii au o teaca ce protejeaza termocuplul de socuri mecanice, precum si impotriva actiunii mediului.


Constructiv, cel mai raspandit termocuplu, are forma unui tub, in interiorul caruia sunt introdusi electrozii. Bornele de legatura se gasesc la un capat al tubului, protejate si ele impotriva prafului sau agentilor corozivi. Bornele sunt marcate cu + si cu - pentru indicarea polaritatii.

Termometre cu termorezistentePrincipiul de functionare- se bazeaza pe convertirea variatiei temperaturii in variatie de rezistenta electrica. Pentru aceasta se folosesc senzori termorezistivi care sunt de doua tipuri: 1. Termorezistentele- rezistente realizate din metale pure care prezinta mari variatii ale rezistivitatii cu temperature: Pt, Cu, Ni. 2. Termistoarele- sunt senzori termorezistivi realizati din materiale semiconductoare care prezinta variatii ale rezistentei cu temperatura.

Termometre cu termorezistente

Domeniu larg de temperaturi, - 120oC ...+ 850oC


Schema de infasurare (a) si aspectul exterior al unui termometru cu rezistenta din platina (b).



Schema de principiu a puntii echilibrate.

Schema de principiu a puntii neechilibrate.

Schema de principiu a unui logometru

Temometre cu radiatii infrarosii

Sunt aparate moderne, cu precizie mare. Sunt folosite pentru masurarea temperaturii la suprafata diferitelor materiale ca: asfalt, materiale ceramice, suprafete vopsite, suprafete metalice oxidate, materiale de constructii. Au afisare digitala.

Pirometre opticeMasoara temperaturi inalte de pana la 3000C. Functionarea se bazeaza pe variatia intensitatii de radiatie a unui corp incalzit, datorate schimbarii de temperatura a acelui corp.Legea radiatiei monocromatice

I C1 e5

C2 T

I intensitatea radiatiei corpului emisivitatea corpului, - lungimea de unda a radiatiei,T Temperatura corpului, C1, C2 constante.

Pirometre opticePartea optica: 1 obiectivul, 2 ocularul, 3 filtrul, 4 sticla absorbanta si 5 diafragma. Partea electrica 6 lampa pirometrica, 7 reostat, 8 aparatul de masura, 9 bec pentru iluminarea scalei aparatului de masura, 10 scala, 11 releu, 12 bateriile uscate (de 1,5V), 13 butonul pentru inchiderea circuitului electric 14 butonul pentru alimentarea becului.Masurarea temperaturii se face prin compararea intensitatii radiatiei emise de corpul cercetat cu intensitatea radiatiei filamentului lampii pirometrice a carei incandescenta se regleaza cu ajutorul reostatului. Citirea temperaturii se efectueaza pe scala superioara a aparatului pana la temperatura de 1400oC. Peste aceasta valoare este necesar a se introduce intre obiectiv si lampa pirometrica sticla absorbanta 4 pentru evitarea volatilizarii filamentului. Se pot masura temperaturi pana la 2000oC.

Schema de principiu a unui pirometru optic cu disparitia filamentului

Pirometre opticeTemperatura unui corp care nu este negru, masurata cu pirometrul optic monocromatic, este totdeauna mai mica decat temperatura reala a corpului. Corectiile de temperatura ce se impun in asemenea cazuri se efectueaza cu relatia: treal =tind + D t [ oC] , (1.9)

unde: D t este corectia de temperatura determinata din nomograma din figura,in care reprezinta coeficientul de absorbtie al corpului a carui temperatura se masoara.

Pirometre cu radiatie totalaMasoara temperaturi inalte de pana la 3000C. Functionarea se bazeaza pe variatia puterii totale de radiatie corespunzatoare spectrului de frecventa radiat de un corp, datorita schimbarii temperaturii acestuia.Legea radiatiei integrale

S T

4

S puterea radiatiei corpului constanta,T Temperatura corpului,

Pirometre cu radiatie totala1 corpul pirometrului 2 tubul obiectiv cu 3 lentila si 4 diafragma. 5 tubul ocular cu 6 lentila ocular. 7 filtru (se interpune pentru temperaturi nalte. 8 termocuplu (baterie de la 4 la 50 termocupluri) 9 milivoltmetru. Energia radiata de corpul incandescent este concentrata de lentile pe termocuplu.

Sudurile calde ale termocuplurilor sunt fixate pe o placa subtire de platina, care este nnegrita cu negru de fum spre sursa de radiatie, pentru o mai completa absorbtie a radiatiilor incidente. Sudurile reci se afla n soclul balonului si sunt protejate de actiunea radiatiilor.

Pirometre cu radiatie totalaPirometrele de radiaie total pot msura temperatura corpurilor ntr-un interval larg: de la 50 C pn la 3000 CLa pirometrele cu vizare prin lunet, suprafaa a crei temperatur se msoar trebuie s acopere ntregul cmp vizual al lunetei, deci trebuie s fie destul de mare. Pentru temperaturi mai reduse (uzual sub 900 C), cnd corpurile nu strlucesc, vizarea se poate face cu o raz laser, ns trebuie inut cont c de fapt se vizeaz o suprafa n form de disc, corespunztoare interseciei cu un con cuvrful n pirometru. Exist pirometre cu diferite rapoarte ntre distana pn la obiectul vizat i diametrul zonei vizate, ntre 3:1 i 60:1, iar distanele pn la care pot viza obiecte sunt ntre 0,15 i 3 m. Pentru uurina vizrii exist pirometre care genereaz holografic din spotul central o rozet de 16 spoturi care marcheaz diametrul zonei vizate. Precizia acestor pirometre este de 1 % (2 % pentru instrumentele foarte mici i ieftine). Toate instrumentele de acest tip dispun de afiare numeric a rezultatului, iar unele i de interfa RS-232 pentru transmiterea datelor spre echipamentele de achiziionare.

Pirometre de culoareMasoara temperaturi inalte de pana la 3000C. Functionarea se bazeaza pe variatia lungimii de unda corespunzatoare maximului curbei intensitatii de radiatie a unui corp, datorita schimbarii temperaturii acestuia.Legea de deplasare (Wien)

T m ax K

Temperatura corpului, max lungimea de unda corespunzatoare maximului intensitatii de radiatie constanta, T

Pirometre de culoare

Pirometrul de culoare face parte din clasa pirometrelor cu distribuie spectral, determinnd temperatura de culoare a corpului a crui temperatur se msoar. Acestea determin deplasarea maximului radiaiei n funcie de temperatur. Determinarea temperaturii de culoare se poate face vizual, comparnd culoarea cu cea a unei lmpi pirometrice etalon, sau cu dou fotocelule n dou benzi, de obicei rou i verde, motiv pentru care mai sunt cunoscut drept pirometru bicolor. Pentru a avea o baz teoretic cu privire la culoare i pentru domeniile din afara spectrului vizibil se folosete ca definiie a temperaturii de culoare cea n care raportul dintre puterile de emisie spectral a radiaiei n dou lungimi de und ale corpului msurat este egal cu cel al corpului negru la temperatura respectiv.

Pirometre de culoare

Aceste pirometre tind s nlocuiasc pe cele monocromatice, deoarece temperatura de culoare a filamentului de Wolfram al lmpilor pirometrice este mai apropiat de temperatura de culoare a corpului msurat (1719 K fa de 1700 K) i coreciile introduse au un grad de certitudine mai ridicat.

Termoculori Acestea sunt de fapt creioane si vopsele indicatoare de temperatura care isi schimba culoarea la anumite temperaturi. Substantele indicatoare de temperatura sunt pigmenti care isi schimba culoarea la incalzire. Exista substante indicatoare reversibile care isi modifica culoarea la incalzire, dar la racire revin la culoarea initiala si substante ireversibile. Se folosesc pentru masurarea temperaturii pieselor in miscare (biele, manivele) sau a pieselor supuse frecarii (frane, ambreiaje), precum si a distribuirii temperaturii pe suprafete intinse ale conductelor sau ale carcaselor de motoare etc.

Termometrul cu cuartFunctionarea termometrului cu cuart se bazeaza pe dependenta frecventei vibratiei de rezonanta a senzorului cu cuart cu temperatura. Schema electrica de masurare trebuie sa permita masurarea diferentei intre frecventa de rezonanta a senzorului cu cuart aflat la temperatura t(C)si frecventa de rezonanta aleasa pentru 0C, astfel incat rezultatul masurarii e dat direct in C. Au fost realizate termometre cu cuart pentru un interval de masurare -40C230C cu o precizie foarte ridicata, utilizand un sensor incapsulat intr-un cilindru ermetic, fapt care permite masurarea cu precizii ridicate in medii foarte agresive.

l2_masurarea temperaturii

Documents