Таблица 11.28

Основные параметры манометрических термометров

требования к техническим термометрам общего применения определены ГОСТ 2823-73 и ГОСТ 9871-75. Эти термометры наиболее распространены в промышленности. Их выпускают в 11 модификациях для температурного, диапазона О-500**С. Изготавливают также термометры специального назначения, например электроконтактные, используемые для регулирования технологических процессов, и максимальные (минимальные), предназначенные для регистрации максимальной (минимальной) температуры в данный период.

Действие манометрических термометров основано на зависимости между температурой и давлением рабочего вещества, заключенного в замкнутом объеме (табл. П.28). При погружении датчика термометра (термобаллона) в измерительную среду его рабочее вещество изменяет объем и с помощью чувствительной манометрической пружины перемещает стрелку индикатора. Термобаллон соединен с прибором капилляром.

Рабочим веществом в газовых термометрах обычно является азот, в конденсационных (парожидкостных) - металлхлорид, спирт, этиловый эфир, в жидкостных - ртуть, метаксилол, силиконовые жидкости, металлы с низкой температурой плавления. Основные параметры манометрических термометров регламентированы ГОСТ 8624-71.

Термометры сопротивления

Действие термометров сопротивления основано.на изменении электрического сопротивления вещества (металлов и их оксидов, солей и т. д.) в зависимости от температуры. Чувствительный элемент термометра сопротивления (обычно металлическая проволока) закрепляют на каркасе из слюды или кварца и помещают в баллон для защиты датчика от окружающей среды. В зависимости от условий применений термометра баллон изготавливают из кварца, стекла, фарфора или металла.

Термометры сопротивления выпускают серийно и изготавливают из платины (ТСП), меди (ТСМ) или полупроводников. Их свойства регламентируются ГОСТ 6651-78 и различными техническими условиями. Рабочий интервал температур термометров типа ТСП от -200 до +650** С, ТСМ -от -50 до -fl80°C. Инерционность термометров со-

Таблица 11.29

Основные параметры полупроводниковых термометров сопротивления

противления колеблется от 1 мин до 9 с. Погрешность эталонных платиновых термометров сопротивления равна ±0,0001® С при О** С и ±0,001** С при 100** С.

Наиболее чувствительны полупроводниковые термометры сопротивления (табл. П.29). Их изготавливают в форме пластинок сфер малого диаметра. Как правило, чувствительный элемент остеклован для защитьь от влияния среды. По сравнению с ТСП w ТСМ их габариты значительно меньше (D= = 1-7 мм, /=7-4-13 мм). Для полупроводниковых термометров сопротивления (тер-мисторов) обычно применяют следующие ма- териалы: оксид меди СиО, бурый железняк. Рез04, оксид урана UsOs, сульфид серебра* Ag2S и др.

Для точного измерения сопротивлений используют стандартный компенсационный метод (мостовые схемы и логометры). ДлЯ компенсационных измерений применяют потенциометры типа РЗЗО (класс 0,01) и Р308 (класс 0,002), а в мостовых схемах - одинарные и одинарно-двойные равновесные-мосты Р39, Р316, Р329, РЗЗЗ, М061, М0Д61. Наиболее часто термометры сопротивления используют в комплекте с лого-метрами- измерительным приборами магнитоэлектрической системы (ГОСТ 9736- 68). Наиболее распространены логометры. типа ЛПр-53, ЛПБ-46, ЛСЩПр-00-18. Логометры бывают показывающие и самопишущие. Их точность в среднем составляег 1,5%.

Термопары

Термопара (термоэлемент) состоит из двух разнородных электрических проводников (термоэлектродов), сваренных или спаянных между собой на одном конце (рабочем спае). Свободные концы проводников тюдсоединяют к измерительному прибору. При помещении рабочего спая в среду с температурой, отличающейся от температуры свободных концов, возникает термоэлектродвижущая сила (термо-э. д. с), величина которой зависит от рода контактирующих пар металлов - и от разности температур рабочего спая и свободных концов термопары, тю не зависит от диаметра и длины провод-т1ик0в и распределения температуры по их длине. Если температура одного из концов термопары постоянная (например, он погружен в воду с тающим льдом), то термо--э. д. с.. зависит только от температуры ее )абочего конца. Измеряя термо-э. д. с, мож-то определять разность температур и находить температуру рабочего спая (а значит, да изучаемого объекта).

Наиболее широко применяются для изго--товления термоэлектродов такие материалы, как платина, железо, молибден, вольфрам, медь, манганин, платинородий, хромель, ко- тель, * алюмель, константан. Конструктивное юформление термопар разнообразное и должно соответствовать условиям их эксплуатации. Часто рабочие концы помещают в защитные оболочки из фарфора или другого материала.

Основные требования к термопарам определены ГОСТ 6616-74 и ГОСТ 13417-76. Различают термопары со стандартными и нестандартными градуировками. Техническая характеристика основных термопар представлена в табл. П.ЗО.

К термопарам с нестандартными градуировками относятся медь-константановые, зольфрам-рениевые, вольфрам-молибдено-тые и др. В основном их используют для к:пециальных измерений, например в диа-шазоне высоких температур (2500° С для жарбид титано-графитовых термопар).

При необходимости термопару можно на-

ращивать термоэлектродными (компенсационными) проводами. Компенсационные провода подбирают по возможности близкие по термоэлектрическим свойствам к термоэлектродам термопары, но более дешевые. Сйаи термопары с термоэлектродными (компенсационными) проводами не термостатируются. Однако спаи компенсационных проводов с медными проводами следует термостати-ровать или вводить соответствующую поправку.

Преимущества термопар - линейность в широком диапазоне температур, чувствительность и стабильность показаний. Недостаток- сравнительно большая постоянная времени (1-10 с).

Для регистрации термо-э. д. с. применяют показывающие или самопишущие стандарт-.ные пирометрические вольтметры (ГОСТ 9736-68) класса точности 0,2-1,0. В основном применяют приборы типа РК-15, РС-20, РС-25, ПП-1, ПР-30/6, МПШПр54М и т. д. В системах дистанционного измерения температур находят широкое применение электронные автоматические потенциометры и мосты с классом точности 0,5-1,0: ЭПП и ЭМП (ГОСТ 7164-78).

Термомндикаторы

Действие термоиндикаторов основано на изменении состояния, яркости и цвета свечения некоторых веществ при нагреве. Они позволяют быстро и экономично получить информацию о тепловом режиме объекта.

Достоинствами термоиндикаторов являются запоминание распределения температур в процессе испытаний, простота и наглядность; недостатками - инерционность, сравнительно невысокая то<1Ность, необходимость нанесения на изделие специальных покрытий или установки плавких вставок, сложность изучения динамических температурных режимов. Включение их в системы терморегулирования затруднено.

На практике применяют термоиндикаторы трех типов: 1) меняющие цвет при определенной температуре, называемой критической.

Таблица 11.30

Техническая характеристика термопар

Градуировка (ГОСТ 6616-74)

Верхний температурный предел измерения

длительного

кратковременного

Чувствительность, мВ/°С

Термо-э. д. с, мВ

Платинородий-платиновая

ТИП........

Платинородий-платиноро-

диевая ТПР.....

Хромель-алюмелевая ТХА Хромель-копелевая ТХК Медь-константановая . . Вольфрам-рениевая ТВР Вольфрам-молибденовая твм........

ПП-1 ПР-30/6

ВР.5/20

1300 1600

1000 600 400

2200

1800

1600 1800

1300 800

2500

0,01 0,01

0,04 0,08 0,015-0,04 0,01-0,015

0,015-0,04

16,72 13,927

52,41 66,40 20 31,45

Таблица 11.31

Цвета некоторых термокрасок

Номер набора

Критическая температура, ос

Переходные цвета

45 300 600 60 80 110 140 175

260 610

65 145

65 145 220 155 230 275

Светло-розовый - голубой Голубой - коричневый Коричневый - черный Светло-зеленый - синий Синий - зеленый Желтый - фиолетовый Пурпурный - синий Белый - зеленовато-коричневый

Зеленый - темно-коричневый

Светло-зеленый - фиолетовый

Фиолетовый - коричневый Коричневый - грязно-белый

Светло-разовый - светло-голубой

Светло-голубой - светло-коричневый

Светло-зеленый - светло-голубой

Светло-голубой - темно-зеленый

Темно-зеленый - серо-бурый

Коричневый - серо-коричневый

Серо-коричневый - зеленовато-коричневый Зеленовато-коричневый - красновато-коричневый

или температурой перехода; 2) плавящиеся при определенной температуре; 3) меняющие яркость или цвет при нагреве - люминофоры.

Некоторые красители, например комплексные иодортутные соли меди или серебра (Cu2Hgl4 или Ag2Hgl4), при достижс-нии определенных критических температур многократно и обратимо меняют свой цвет. Другие, например метиллоранж, фенолфталеин, флуоресцин, дифениламин, молибдено-вокислый аммоний при реакции с нафталином, щавелевой кислотой, гашеной известью, глюкозой и некоторыми другими веществами при достижении критических температур, определенных для данного химического состава, меняют свой цвет однократно или многократно, но необратимо. Такие красители сохраняют измененный цвет и после снижения температуры до исходной. Вещества, необратимо изменяющие свой цвет под воздействием температуры, используют в качестве термоиндикаторов максимальных температур; называют их термокрасками.

Химические заводы поставляют промышленности целые наборы терцокрасок. Из них составляют температурную шкалу с интервалами в 10-40° С в пределах от 45 до

7-683

780° С. Сведения а некоторых наборах, выпускаемых химическими заводами, представлены в табл. П.31.

Перед испытанием поверхность детали тщательно очищают от различных отложений, нагара, смолы, окисных пленок, а затем обезжиривают бензином или ацетоном. Затем на поверхность детали наносят термокраски с критическими температурами, близкими к ожидаемым значениям рабочих температур детали. После определенного периода эксплуатации деталей по измененным цветам термонндикаторов (термокрасок) определяют максимальные температуры, наблюдавшиеся при эксплуатации деталей. Точность определения температуры методом термокрасок оценивается в ±5** С на низких пределах температур и ±40** С на высоких пределах.

Термоиндикаторы плавления могут быть двух типов: плавящиеся покрытия и термосвидетели (плавкие вставки).

Покрытия выпускают в виде термокарандашей (мелков), термолаков, термотаблеток (термопорошков). Их изготавливают на основе воска, стеарина, парафина или соединений серы, цинка, свинца (для высоких температур). На поверхности изделия термокарандашом наносят риску, которая плавится при достижении заданной температуры. Действие термолаков аналогично.

Термосвидетели (плавкие вставки) представляют собой нанизанные на тугоплавкую проволоку пластинки из металлов, плавящихся при различных температурах. Иногда вместо металлов используют кусочки пластмасс, цернеющих при 100-500° С. Точность измерения этими термоиндикаторами может достигать 1%. В деталях высверливают ряд отверстий и вставляют капсулы с плавкими веществами, точки плавления которых составляют определенный температурный ряд. После работы в заданном режиме машину вскрывают, испытуемую деталь демонтируют и осмотром капсул или отверстий устанавливают максимальную температуру разогрева данного участка детали.

При измерении температур в участках деталей, разогревающихся в пределах 100- 900° С, в качестве плавких вставок применяют чистые металлы и эвтектические сплавы. Наиболее распространенные композиции представлены в табл. П.32.

Реже других применяют люмннофорные термоиндикаторы. Принцип их работы основан на температурной зависимости цвета или интенсивности люминесценции некоторых веществ, например сульфидов цинка и кадмия. Недостатком люминофорных термоиндикаторов является необходимость точной стабилизации возбуждающего люминесценцию излучения (обычно ультрафиолетового).

Пирометры

Действие приборов для бесконтактного измерения температуры основано на регистрации теплового излучения объектов. По характеру получаемой информации различают пирометры для локального измерения температуры в данной точке объекта и пирометры для анализа температурных полей. По прин-