Измерений температуры

Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерения.

Принцип, метод, алгоритм и методика измерений. Совокупность физических явлений, на которых основано измерение, называют принципом измерений (например, термоэлектрический эффект, используемый при измерении температуры, гальваномагнитный эффект, используемый при измерениях параметров магнитного поля, перемещений). Понятие принципа измерений не тождественно понятию принципа действия средства измерений.

Методом измерений называют способ (совокупность приемов) использования принципов и средств измерений. Алгоритм измерении представляет собой последовательность операций подготовки и выполнения измерений, по-другому, процедуру измерений.

Каждое преобразование осуществляется соответствующим преобразовательным элементом, входящим в состав средства измерений. Совокупность всех надлежаще соединенных преобразовательных элементов средства измерений называют его измерительной цепью. Часть первого в измерительной цепи преобразовательного элемента, находящаяся под непосредственным воздействием измеряемой или преобразуемой величины, называется чувствительным элементом. Например, чувствительным элементом терморезистивного термометра является терморезистор.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология, а техническую его основу составляют: система государственных эталонов; система передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем другим средствам измерений; совокупность всех средств измерений и средств их создания, ремонта и технического об-

Принцип, метод, алгоритм и методика измерений. Совокупность физических явлений, на которых основано измерение, называют принципом измерений (например, термоэлектрический эффект, используемый при измерении температуры, гальваномагнитный эффект, используемый при измерениях параметров магнитного поля, перемещений). Понятие принципа измерений не тождественно понятию принципа действия средства измерений.

Методом измерений называют способ (совокупность приемов) использования принципов и средств измерений. Алгоритм измерении представляет собой последовательность операций подготовки и выполнения измерений, по-другому, процедуру измерений.

Каждое преобразование осуществляется соответствующим преобразовательным элементом, входящим в состав средства измерений. Совокупность всех надлежаще соединенных преобразовательных элементов средства измерений называют его измерительной цепью. Часть первого в измерительной цепи преобразовательного элемента, находящаяся под непосредственным воздействием измеряемой или преобразуемой величины, называется чувствительным элементом. Например, чувствительным элементом терморезистивного термометра является терморезистор.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология, а техническую его основу составляют: система государственных эталонов; система передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем другим средствам измерений; совокупность всех средств измерений и средств их создания, ремонта и технического об-

Принцип измерений — совокупность физических принципов, на которых основаны измерения, например применении эффекта Холла для измерения мощности, или эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения.

Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Это достаточно общее определение на практике часто конкретизируют, относя его только к применяемым средствам измерения, например метод измерения частоты частотомером, напряжения — вольтметром, силы тока — амперметром и т.д.

Совокупность операций по доведению погрешностей средств измерений до значений, соответствующих техническим требованиям.

Для технических измерений температуры используются ртутные стеклянные лабораторные термометры при температуре от —30 до +150 °С и спиртовые стеклянные лабораторные термометры при температуре ниже

5. Градуировка термопары. Работа заключается в сборке пирометра ( 34) и производстве нескольких контрольных измерений температуры. Устройство состоит из катушки (см. 34), расположенной на литом стальном сердечнике, в выточку которого помещены термометр и термопара. Нагрев осуществляется за счет вихревых токов, наводимых в сердечнике после подачи переменного напряжения на катушку. Записав 8—10 показаний термометра и электроизмерительного прибора, постройте градуировочную кривую.

В данном случае операцию масштабирования приходится выполнять трижды, так как в процессе выполнения обратных преобразований дважды меняется цена разряда, причем при втором изменении меняется и вид величины, и соответственно ее единица. Значения используемых в приведенном уравнении измерений температуры интервалов квгнтования, соответствующих ценам младших разрядов, равны:

Полупроводниковые терморезисторы уступают проводниковым по точности, имеют существенно большую нелинейность, значительный разброс номинального сопротивления (до ±20 %) и ТКС до ±5 %. Однако благодаря простоте конструкции, дешевизне, возможности миниатюрного исполнения (в виде шарика диаметром до 1 мм), высокой чувствительности полупроводниковые терморезисторы находят широкое применение в технике измерений температуры в диапазоне от —90 до 300 °С.

В качестве примера на 25-48 показаны зависимость чувствительности df/dT от температуры и значения абсолютных погрешностей ДТ для различных измеряемых температур при использовании квадрупольного резонанса ядер С135 в КСЮз [Л. 332]. При температуре 280° К чувствительность равна примерно 4,8 кгц/град, а погрешность измерения температуры составляет + 0,002° К. Термометры с преобразователями ядерного квадрупольного резонанса можно использовать для длительных измерений температуры в недоступных местах, например на дне моря или на арктических автоматических метеостанциях, так как их характеристика

Полупроводниковые терморезисторы уступают проводниковым по точности, имеют существенно большую нелинейность, значительный разброс номинального сопротивления (до ±20 %) и ТКС до ±5 %. Однако благодаря простоте конструкции, дешевизне, возможности миниатюрного исполнения (в виде шарика диаметром до 1 мм), высокой чувствительности полупроводниковые терморезисторы находят широкое применение в технике измерений температуры в диапазоне от — 90 до 300 °С.

Примером совместных измерений может служить измерение сопротивления при нормальной температуре и температурных коэффициентов по данным 'прямых измерений температуры и сопротивления при различных температурах.

Термометры электрические типов ТУЭ-41, ТУЭ-51, ТУЭ-61 и ТУЭ-71 предназначены для экспериментальных измерений температуры.

ГГри любом методе прогрева и сушки — горячим ли воздухом, электрическим ли током — тщательно следят за тем, чтобы обмотки и части просушиваемого электродвигателя не нагревались свыше допустимой температуры, установленной существующими нормами для различных частей машины (65—70°С). Контроль температуры осуществляется термометрами или с помощью термопар, помещаемых в различных неподвижных частях электродвигателя. При применении термопар к ним подключают специальный гальванометр, шкала которого градуируется в градусах. Гальванометр с помощью переключателя включается на ту или иную термопару для измерения температуры. Для периодических измерений температуры вращающейся части машины электродвигатель останавливают.

Термисторы — другой тип термометров сопротивления — получают спеканием смесей металлических сплавов, при этом образуется керамика с большим отрицательным температурным коэффициентом. Температурный диапазон металло-пленочных сопротивлений по сравнению с термисторами шире, а линейность выше, однако термисторы имеют примерно в 10 раз большую чувствительность. При проведении измерений температуры такими датчиками обычно требуется преобразовать изменение сопротивления в изменение напряжения и по возможности линеаризовать зависимость выходного напряжения от температуры.

Одним из современных методов измерения температуры является метод, основанный на использовании транзистора со смещением базового перехода в прямом направлении. В диапазоне рабочих температур ±100 °С погрешность измерения этим методом составляет 0,1 "С. В рабочем диапазоне температур этих датчиков проводится наибольшее число измерений температуры. Отрицательный температурный коэффициент падения напряжения на переходе «база—эмиттер» биполярного транзистора равен 2,2 мВ/°С, и при питании от стабилизированного источника тока датчик может быть сделан очень стабильным.