Прибор для измерения температуры контактов

Температура – это физическая величина, характеризующая тепловое состояние тела.

Согласно кинетической теории температурой называют физическую величину, количественно характеризующую меру средней кинетической энергии теплового движения молекул какого – либо тела или вещества.

В начале 18 века Г. Фаренгейтом была введена первая температурная шкала, названная его именем.

В 1742 году А. Цельсием была предложена привычная нам десятичная – 32температурная шкала. В качестве опорных точек для неё используются температура плавления льда (0 0 С) и температура кипения воды (100 0 С).

В начале 19 века английский лорд Кельвин предложил универсальную абсолютную термодинамическую шкалу, которая стала стандартной в современной термометрии. Он также обосновал понятие абсолютного нуля температуры.

Температуру в термодинамической шкале обозначают в 0 К, а в практической шкале – в 0 С.

Формулы перевода температуры из одной шкалы в другую:

Т (К)= Т( 0 С) +273,15

Т( 0 С) =5/9(Т( 0 F) – 32)

Классификация приборов для измерения температуры

В зависимости от методики измерений все типы термометров делятся на 2 класса: контактные и бесконтактные.

Контактные – их отличительной особенностью является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется.

Контактные приборы по принципу измерения делятся на:

1. Термометры расширения.

2. Манометрические термометры.

3. Термометры сопротивления.

Бесконтактные – это такие термометры, для измерения которыми нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений собственного теплового или оптического излучения.

Бесконтактные делятся на:

В них используются свойства твердых и жидких тел изменять свою длину или объем под влиянием температуры окружающей среды.

Термометры расширения бывают двух типов:

2. твердых тел (биметаллические).

Термометры жидкостные стеклянные

Они получили большое распространение, благодаря простоте отсчета температуры, широкому температурному интервалу (от -190 0 С до +1000 0 С) и достаточной точности измерения.

Измерение температуры основано на изменении объема термометрической жидкости. Термометрической жидкостью служит: ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и др., но лучшей жидкостью является ртуть, которая не смачивает стекло, а потому дает наиболее точные показания (от -30 0 С до +700 0 С). Технические термометры градуируют в 0 С. Погрешность показаний не превышает 1 деление шкалы. В зависимости от конструкции термометры бывают двух типов: палочные и со вложенной шкалой. В зависимости от назначения термометры бывают лабораторные, образцовые и технические. Разновидностью ртутных являются контактные термометры, их используют для сигнализации температуры.

1. Механическая непрочность.

2. Недостаточная четкость и наглядность шкалы.

3. Невозможность регистрации показаний на бумаге и передачи их на расстояние.

Принцип действия основан на зависимости давления в замкнутой термосистеме от измеряемой температуры.

1 – манометрическая часть;

Рис. Манометрические термометры

Прибор состоит из термобаллона, капилляра и манометрической части. Эта термосистема (1, 2, 3) заполняется газом, жидкостью или смесью жидкости с ее насыщенным паром. Термобаллон помещают в зону измерения температуры. При нагревании термобаллона давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение давления воспринимается манометрической пружиной, которая воздействует через передаточный механизм на стрелку или перо прибора. Шкала градуируется в 0 С. В качестве манометрической части могут быть: ОБМ, МТ, ЭКМ, МСС. Длина и диаметр термобаллона могут быть различны. Термобаллон обычно изготавливают из стали или латуни, капилляр – из медной или стальной трубки с внутренним диаметром от 0,15 до 0,5 мм. Длина капилляра может быть до 60 метров. Для защиты от механических повреждений капилляр помещают в защитную оболочку из оцинкованного стального провода. Эти приборы измеряют температуру в интервале от – 120 0 С до + 600 0 С.

Различают манометрические термометры:

Газовые – (заполняются азотом, аргоном или гелием).

Жидкостные – (заполнитель – полиметилсилоксановая жидкость, спирт, ртуть)

Конденсационные – термобаллон частично заполняются низкокипящей жидкостью (ацетон, фреон); остальное его пространство – пары этой жидкости.

Манометрические термометры бывают: показывающими, самопишущими, контактными. Основная их погрешность ±1,5%. Манометрические термометры широко применяются в химических производствах. Они просты по устройству, надежны в работе и при отсутствии электропривода диаграммной бумаги взрывопожаробезопасны. Основной их недостаток – интерционность.

ТПГ – термометр показывающий газовый.

ТПЖ – термометр показывающий жидкостный.

ТГС-711-ТГС-712 – термометр газовый самопишущий

ТКП- 160 – термометр конденсационный показывающий

Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве проводниковых и полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Однако, измерить температуру одним лишь термометром сопротивления нельзя. Они работают в комплекте со вторичным прибором – мостом или логометром. Термометр сопротивления погружают в контролируемую среду и соединяют электрическими проводами со вторичным прибором, шкала которого отградуирована в 0 С.

Преимущества термометров сопротивления перед манометрическими термометрами:

более высокая точность измерения;

возможность передачи показаний на большие расстояния;

возможность централизации контроля температуры (до 12 Rt может быть подключено к одному мосту);

меньшее запаздывание показаний.

Термометр сопротивления состоит из чувствительного элемента и наружной (защитной) арматуры. В качестве материала для чувствительного элемента используют медь и платину. Эти материалы выбраны потому, что на их сопротивление заметно влияет изменение температуры окружающей среды (большой температурный коэффициент сопротивления), причем это зависимость близка к линейной:

Читайте также:  Можно ли держать деталь при сварке

где α – температурный коэффициент сопротивления.

Кроме того, медь и платина химически стойки в пределах измеряемых температур.

Чувствительный элемент термометра сопротивления представляет собой тонкую платиновую или медную проволоку, намотанную на каркас из диэлектрика. Концы проволоки припаивают к выводам, которые присоединяют к зажимам головки термометра. Такой чувствительный элемент помещают в стальную защитную арматуру, снабженную устройством для установки на объекте измерения.

Термометры сопротивления бывают двух типов: платиновые (ТСП) и медные (ТСМ).

ТСП – предназначены для измерения температуры от – 200 0 С до + 650 0 С; имеют следующие градуировки:

Новые градуировки ТСП: 10П, 50П, 100П.

10, 50, 100 – сопротивление при 0 0 С;

ТСМ – предназначены для измерения температуры от -50 0 до +180 0 С. Имеют следующие градуировки:

Гр. 23 (Rо=53 Ом) → 50 М

Гр. 24 (Rо=100 Ом) → 100 М

Выпускаются термометры сопротивления различной длины; длина монтажной части может быть до 3200 мм. В качестве вторичных приборов в комплекте с термометрами сопротивления применяют автоматические электронные мосты.

Подключение датчиков термосопротивления производиться по двух, трех или четырех проводной схеме. Двухпроводная схема подключения используется крайне редко, так как в этом случае сопротивление соединительных проводов вносит существенную погрешность в измерение. Наиболее часто используется трехпроводная схема подключения – именно по этой схеме датчики термосопротивления подключаются к контроллерам Siemens серии S300 как впрочем и к контроллерам других серий и других производителей. Четырехпроводная схема в основном используется при подключении датчиков

термосопротивления к приборам технического и коммерческого учета потребления энергоресурсов, где важно максимально точное измерение температуры. Именно при четырехпроводной схеме осуществляется полная компенсация сопротивления соединительных проводов и наибольшая точность показаний. Датчики термосопротивления чаще всего имеют четыре клеммы для подключения соединительных проводов, широко распространены и датчики с тремя клеммами. Датчики с двумя клеммами встречаются редко и, как правило, они имеют соединительные провода фиксированной длины заводского изготовления, с помощью которых датчик присоединяется к вторичному прибору.

Электронный равновесный мост

В качестве вторич­ных приборов в ком­плекте с термомет­рами сопротивления применяются обычно автоматические электронные равно­весные мосты. Равновесные мосты служат для измерения сопротивления термометра сопротивления.

Принципиальная схема равновесного моста

ab; bc; cd; ad – плечи моста;

ас; bd – диагонали моста;

ас – диагональ питания;

bd – измерительная диагональ;

R1, R2 – постоянные сопротивления из манганина;

Rр – переменное калиброванное сопротивление из манганина (рео­хорд);

Rл – сопротивление линий (соединительных проводов);

Rt – термометр сопротивления;

НП – нуль – прибор

Термометр сопротивления, величина сопротивления которого должна быть измерена, включается в одно из плеч моста посредством соедини­тельных проводов, имеющих сопротивление Rл. Другие плечи моста состоят из постоянных манганиновых сопротивлений R1 и R2 и переменного калиброванного сопротивления реохорда Rp, выполненного из манганина.

К одной диагонали моста подведен постоянный или переменный ток, в другую диагональ моста включен нуль – прибор.

В основу работы моста положен принцип равновесия. Он гласит: «Мост находится в равновесии, если произведения сопротивлений противолежащих плеч равны». При равновесии моста удовлетворяется равенство:

откуда

В этом случае разность потенциалов Ubd = 0, ток не будет протекать че­рез НП, и стрелка установится на нулевой отметке.

При изменении измеряемой температуры величина Rt изменится, и мост разбалансируется.

Чтобы восстановить равновесие, необходимо при постоянных сопро­тивлениях R1, R2, Rл изменить величину сопротивления реохорда Rр, пе­реместив его движок.

Таким образом, если откалибровать сопротивление Rр, то по положе­нию его движка при равновесии моста можно однозначно судить о вели­чине сопротивления Rt и, следовательно, об измеряемой температуре.

Купить пирометры с доставкой и гарантией 1 год в Москве – выбирайте. Пирометр (инфракрасный термометр) – прибор для бесконтактного измерения температуры.

Ознакомьтесь с полным каталогом пирометров по этой ссылке

1 400 руб

IR-67 Компактный пирометр (-35°С

1 450 руб

DT-608 бесконтактый термометр режим body 35°C. 42°C, режим surface 0°C..60°C, Точнос.

2 100 руб

DT-810 Пирометр – 30°C до +260°C, Оптическое разр. 8:1, погрешность ±2%, разрешение 0.

2 450 руб

DT-811 Пирометр – 30°C до +380°C, Оптическое разр. 8:1, погрешность ±2%, разрешение 0.

2 550 руб

DT-8806S бесконтактный инфракрасный термометр режим body 30,0°C. 42,5°C, режим surfa.

2 600 руб

DT-820 инфракрасный термометр (пирометр) – 50°C до +380°C, 12:1, погрешность ±1%, раз.

  • Виды
  • Основные параметры
  • Принцип работы
  • Сфера применения
  • Сравнительная характеристика основных моделей

По области применения инфракрасные термометры классифицируют на 2 типа:

  • стационарные
  • переносные (портативные).

По температурному диапазону на:

  • Низкотемпературные (до -30-35 градусов Цельсия);
  • Высокотемпературные (до +800 градусов Цельсия).

По рабочему диапазону

  • Односпектральные. Такие приборы принимают излучения только в одном спектральном диапазоне. Односпектральные приборы в свою очередь подразделяются на радиационные (мощность теплового излучения переводится в температуру) и яркостные (в диапазоне красного света измеряются яркости эталонного объекта и объекта измерения).
  • Мультиспектральные. Также их называют цветовыми или пирометрами спектрального отношения.

Инфракрасные термометры относятся к группе приборов неразрушающего контроля, что позволяет проводить измерение температур без непосредственного контакта с измеряемой поверхностью, как в случае контактными электронными термометрами. Их использование гарантирует безопасность при диагностике дефектов и мониторинге различных процессов, а также помехоустойчивость в процессе измерения для получения объективных и точных результатов.

Читайте также:  Схема электронного регулятора сварочного тока

При всем разнообразии существующих термометров и датчиков температуры в производстве возникают задачи, которые не под силу современным контактным цифровым термометрам. Оборудование и устройства многих технологических циклов и процессов не позволяют установку контактных датчиков или показывающих приборов для контроля температуры по ряду технических причин, либо установка и монтаж подобных датчиков и приборов затруднена. Ввиду актуальности такой проблемы были разработаны специальные инфракрасные термометры, позволяющие измерять температуру в труднодоступных, горячих, вращающихся или опасных местах.

Полный каталог пирометров

Основные параметры:

  1. выбор диапазона температур зависит непосредственно от объекта, контроль температуры которого осуществляется.
  2. тип прицельного устройства определяется полностью размерами объектов, температуру которых необходимо определить, а также расстоянием до этих объектов. Контроль температуры малых и значительно удаленных объектов требует дорогих прицельных устройств.
  3. тип индикатора определяется условиями эксплуатации, в основном значением температуры, при которой планируется использовать прибор.
  4. показатель визирования, по аналогии с типом прицельного устройства выбирается в зависимости от размеров объектов и расстояния до них. Показатель визирования пирометра зависит прямопропорционально от удаленности объекта и обратно-пропорционально от его размеров. Важно также, чтобы при измерении температуры удаленного объекта в поле зрения инфракрасного термометра не попадали посторонние предметы.
  5. расстояние до минимального поля зрения – согласно основным оптическим законам, поле зрения прибора будет увеличиваться пропорционально увеличению расстояния от прибора до объекта, при выборе прибора необходимо учесть расстояние, на котором наиболее часто будут проводиться измерения температуры.

Принцип работы

По большому счету любой инфракрасный термометр является идеальным профессиональным диагностическим инструментом для проведения технического обслуживания, обеспечивающим максимальную точность измерения температуры на любом расстоянии.

Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.

Изначально термин «пирометр» использовался для обозначения прибора, предназначенного для измерения температуры по яркости предельно нагретого предмета. На сегодняшний день понятие несколько расширилось, поскольку, с развитием технологий появились абсолютно новые приборы – инфракрасные.

Сфера применения

Инфракрасные термометры применяют в различных отраслях. Сфера их применения достаточно широка:

  1. Измерения температур опасных для человеческого организма поверхностей и сред, в том числе, горячих.
  2. Измерение температурных показателей недоступных и труднодоступных объектов.
  3. Сканирование для поиска холодных или горячих точек.
  4. Диагностические работы с электро- и теплооборудованием.
  5. Быстрое (мгновенное) определение температуры объектов, которые пребывают в движении.
  6. Профилактика и диагностика ж/д и автотранспорта.
  7. Поддержание противопожарной безопасности.
  8. Контроль и проверка систем кондиционирования, вентиляции и отопления.
  9. Электроаудит и электродиагностика.
  10. Работы по профилактике оборудования в любой отрасли промышленности.

Очевидно, что измерение температуры современными приборами имеет ряд преимуществ перед обычными термометрами. Измерения возможно проводить без остановки производства или технического процесса. Все измерения температуры производятся с безопасного расстояния. При этом присутствует значительное увеличение производительности труда работников благодаря моментальности измерений.

Все электроприборы работают за счет прохождения через них электрического тока, который дополнительно нагревает проводники и оборудование. При этом в нормальном режиме эксплуатации создается баланс между повышением температуры и отводом ее части в окружающую среду.

При нарушениях качества контактов ухудшаются условия прохождения тока и повышается температура, которая может стать причиной неисправности. Поэтому в сложных электротехнических устройствах, особенно на высоковольтном оборудовании предприятий энергетики, осуществляется периодический контроль нагрева токоведущих частей.

Для устройств, находящихся под высоким напряжением, измерения осуществляются бесконтактным методом на безопасном расстоянии.

Принципы дистанционного измерения температуры

У любого физического тела происходит движение атомов и молекул, которое сопровождается излучением электромагнитных волн. Температура объекта влияет на интенсивность этих процессов и о ее величине можно судить по значению теплового потока.

Бесконтактное измерение температуры основано на этом принципе.

Источник обследования с температурой «Т» излучает в окружающее пространство тепловой поток «Ф», который воспринимается тепловым датчиком, удаленным от источника тепла. После него преобразованный внутренней схемой сигнал выдается на информационное табло «И».

Приборы измерения температуры, осуществляющие ее замер по инфракрасному излучению, называют инфракрасными термометрами либо сокращенным названием «пирометры».

Для их точной работы важно правильно определить диапазон измерения на шкале электромагнитных волн, который составляет область примерно 0,5?20 мкм.

Факторы, влияющие на качество измерения

Погрешность пирометров зависит от комплекса факторов:

  1. поверхность наблюдаемой площади объекта должна быть в зоне прямого обзора;
  2. пыль, туман, пар и другие предметы между тепловым датчиком и источником тепла ослабляют сигнал, как и следы загрязнения на оптике;
  3. структура и состояние поверхности исследуемого тела влияют на интенсивность инфракрасного потока и показания измерителя температуры.

Влияние третьего фактора объясняет график изменения коэффициента излучения ? от длины волны.

Он демонстрирует характеристики излучателей черного, серого и цветного оттенков.

Способность инфракрасного излучения Фs черного материала берется за основу сравнения других изделий и принимается равным 1. Коэффициенты всех остальных реальных веществ ФR становятся меньше 1.

На практике пирометры пересчитывают излучение реальных объектов на показатели идеального излучателя.

Читайте также:  Что такое тахометр в автомобиле

Также на измерение оказывают влияние:

длина волны инфракрасного спектра, на которой проводится замер;

температура исследуемого вещества.

Как устроен бесконтактный измеритель температуры

По способу вывода информации и ее обработки приборы удаленного контроля нагрева поверхностей подразделяют на:

Условно состав этих приборов поблочно можно представить:

инфракрасным датчиком с оптической системой и зеркальным световодом;

электронной схемой, преобразующей полученный сигнал;

дисплеем, на котором отображается температура;

Поток теплового излучения фокусируется оптической системой и зеркалами направляется на датчик первичного преобразования тепловой энергии в электрический сигнал с величиной напряжения, прямо пропорциональной инфракрасному излучению.

Вторичное преобразование электрического сигнала происходит в электронном устройстве, после которого измерительно-счетный модуль осуществляет вывод информации на дисплей, как правило, в цифровом виде.

На первый взгляд кажется, что пользователю для замера температуры удаленного объекта достаточно:

включить прибор нажатием на кнопку;

навести на исследуемый объект;

Однако, для точного измерения необходимо не только учесть факторы, влияющие на показания, но и правильно выбрать расстояние до объекта, которое определяется оптическим разрешением прибора.

Пирометры обладают различными углами обзора, характеристикой которых для удобства пользователей выбраны соотношения между расстоянием до объекта измерения и площадью охвата контролируемой поверхностью. В качестве примера на картинке приведено соотношение 10:1.

Поскольку эти характеристики прямо пропорциональны между собой, то для точного измерения температуры необходимо не только правильно навести прибор на объект, но и подобрать расстояние для выбора площади измеряемой зоны.

Тогда оптическая система будет обрабатывать тепловой поток от нужной поверхности без учета влияния излучения окружающих предметов.

С этой целью усовершенствованные модели пирометров оснащаются лазерными целеуказателями, которые помогают навести термодатчик на объект и облегчить определение площади контролируемой поверхности. Они могут иметь разные принципы работы и обладать неодинаковой точностью наведения.

Одиночный лазерный луч лишь приблизительно указывает место центра контролируемой зоны и позволяет определить ее границы неточно. Его ось смещена относительно центра оптической системы пирометра. За счет этого вводится погрешность параллакса.

Коаксиальный способ лишен этого недостатка — луч лазера совпадает с оптической осью прибора и точно указывает центр измеряемой площади, но не определяет ее границы.

Указание размеров контролируемого участка предусмотрено в целеуказателе с двойным лазерным лучом . Но при маленьких расстояниях до объекта допускается ошибка, вызванная первоначальным сужением области чувствительности. Этот недостаток сильно проявляется на объективах с короткофокусным расстоянием.

Целеуказатели с кросс-лазером улучшают точность работы пирометров, оснащенных объективами с коротким фокусом.

Одиночный круговой лазерный луч позволяет определить зону контроля, но он тоже обладает параллаксом и завышает показания прибора на коротких дистанциях.

Круговой точный лазерный целеуказатель работает наиболее надежно и лишен всех недостатков предшествующих конструкций.

Пирометры отображают информацию о температуре методом текстово-цифрового вывода на дисплей, которая может дополняться другими сведениями.

Конструкция этих измерительных приборов температуры напоминает устройство пирометров. У них в качестве приемного элемента потока инфракрасного излучения работает гибридная микросхема.

Устройство приемника тепловизора с гибридной микросхемой показано на картинке.

Тепловая чувствительность тепловизоров на основе матричных детекторов позволяет измерять температуру с точностью до 0,1 градуса. Но, такие высокоточные устройства используются в термографах сложных лабораторных стационарных установок.

Все приемы работы с тепловизором выполняются так же, как и с пирометром, но на его экране выводится картинка электротехнического оборудования, представленная уже в переработанном цветовом диапазоне с учетом состояния нагрева всех деталей.

Рядом с термическим изображением размещается шкала перевода цветов в линейку температур.

При сравнении работы пирометра и тепловизора можно увидеть разницу:

пирометр определяет среднюю температуру в контролируемой им области;

тепловизор позволяет оценить нагрев всех составных элементов, расположенных в наблюдаемой им зоне.

Особенности конструкций бесконтактных измерителей температуры

Описанные выше устройства представлены мобильными моделями, позволяющими выполнять последовательные замеры температуры на многих местах работы электрического оборудования:

вводах силовых и измерительных трансформаторов и выключателей;

контактах разъединителей, работающих под нагрузкой;

сборках систем шин и секций высоковольтных распределительных устройств;

в точках соединения проводов воздушных линий электропередач и других местах коммутации силовых цепей.

Однако, в отдельных случаях выполнения технологических операций на электрооборудовании сложные конструкции бесконтактных измерителей температуры не нужны и вполне можно обойтись простыми моделями, установленными стационарно.

В качестве примера можно привести метод измерения сопротивления обмотки ротора генератора при работе с выпрямительной схемой возбуждения. Поскольку в ней наводятся большие переменные составляющие напряжения, то контроль ее нагрева осуществляется постоянно.

Дистанционный замер и отображение температуры у обмотки возбуждения происходит на вращающемся роторе. Термодатчик стационарно располагается в наиболее благоприятной зоне контроля и воспринимает направленные на него тепловые лучи. Сигнал, обработанный внутренней схемой, выводится на устройство отображения информации, которое может быть оборудовано стрелочным указателем и шкалой.

Схемы, работающие по этому принципу, отличаются относительной простотой и надежностью.

В зависимости от назначения пирометры и тепловизоры подразделяют на устройства:

высокотемпературные, предназначенные для измерения сильно нагретых объектов;

низкотемпературные, способные контролировать даже охлаждение деталей при морозе.

Конструкции современных пирометров и тепловизоров могут оборудоваться системами связи и передачи информации через шину RS-232 с удаленными компьютерами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector