A A A

Mierniki temperatur

Miernikami przemysłowymi temperatury są miliwoltomierze lub kompensatory automatyczne. Przyrządy te wykonane są jako mierniki lub rejestratory jedno- lub wielopunktowe. Wskazania miliwoltomierzy zależą od oporności obwodu mierniczego. Wartość znamionowa oporności obwodu jest zawsze napisana na przyrządzie i tylko przy tej wartości wskazania mili- woltomierza są prawdziwe. Nie można więc używać za długich przewodów kompensacyjnych, gdyż rośnie przez to nadmiernie oporność obwodu.

Automatyczne kompensatory w chwili wskazania siły termoelektrycznej termoelementu powodują, że w obwodzie mierniczym termoelementu nie płynie prąd. Ostateczne wskazanie kompensatora jest niemal całkowicie niezależne od zmian oporu obwodu mierniczego. Przemysłowe mierniki temperatur są wyskalowane w °C, czasem mają równoległą podziałkę w mV. Na podziałce jest zawsze zaznaczone, dla jakiego termoelementu jest ważna podziałka temperatur miernika. Początek podziałki stanowi +20°C.

Skalowanie termometrów termoelektrycznych. Skalowanie przemysłowych termometrów termoelektrycznych składa się z kilku oddzielnych czynności:

a) sprawdzenia charakterystyki termoelektrycznej termoelementu przez pomiar siły termoelektrycznej w znanych temperaturach spoiny i wolnych końców,

b) sprawdzenia miernika (przyrządu wskazującego lub rejestratora) przez porównanie jego wskazań z przyrządem wzorcowym,

c) sprawdzenia czy są użyte właściwe przewody kompensacyjne. Skalowanie przeprowadza się w laboratoriach termometrycznych zaopatrzonych we wzorcowe termoelementy, termometry oraz precyzyjne kompensatory ręcznie regulowane.

Instalowanie termometrów termoelektrycznych i błędy pomiarowe, zalety i wady. Zasady instalowania i doboru termometru termoelektrycznego do danych warunków pomiarowych są następujące:

a) Temperatura środowiska badanego nie może przekraczać temperatury dopuszczalnej dla pomiaru ciągłego termoelementu.

b) Czujnik powinien mieć bezwładność cieplną dostosowaną do szybkości zmian temperatury; im zmiany są szybsze, tym bezwładność cieplna czujnika musi być mniejsza.

c) Czujnik musi całkowicie zanurzać się w środowisku badanym.

d) Przewody połączeniowe muszą być izolowane, zaś styki w obwodzie chronione przed rozluźnieniem, zapyleniem i zawilgoceniem.

e) Miernik temperatury należy chronić przed wstrząsami, promieniowaniem cieplnym, zapyleniem i zawilgoceniem.

Błędy pomiarowe w termometrach termoelektrycznych powstają z trzech głównych przyczyn. Są to:

a) Nieodpowiednie własności poszczególnych części układu pomiarowego jak: niewłaściwa charakterystyka termoelektryczna termoelementu, źle dobrane przewody kompensacyjne, miernik błędnie działający lub z niewłaściwą podziałką odpowiednią dla innego typu termoelementu.

b) Nieodpowiedni sposób zainstalowania układu pomiarowego. Jest to najczęściej niewłaściwe umieszczenie czujnika, np. poza głównym strumieniem środowiska, niedbale wykonane styki w obwodzie oraz ich zanieczyszczenie, niewłaściwe umieszczenie miernika, np. zawieszenie go na drgającej ścianie lub blisko źródła ciepła, za wysoka temperatura styków przewodów łączących z miernikiem (powyżej 20°C).

c) Nieuniknione błędy spowodowane przez osłony i przewodnictwo cieplne drutów termoelementu. Błędy te powodują prawie zawsze obniżenie wskazań. Do nieuniknionych błędów zalicza się też tzw. oddziaływania ścian. Gdy przewodem płynie gaz o temperaturze różnej od temperatury ścian otaczających, to temperatura spoiny termoelementu jest wypadkową działania obu tych czynników, a nie tylko działania gazu. Najważniejszą zaletą termometrów termoelektrycznych jest prostota ich układu pomiarowego oraz możliwość wykorzystania impulsu elektrycznego do układu samoczynnego sterowania.

Termometr termoelektryczny do pomiaru temperatury ciekłych metali (rys. 38). Termometr ten zwany termoelementem zanurzeniowym jest wykonany z drutów. Aby pomiar wykonać w czasie ok. 20 sek. jako osłonę spoiny stosuje się cienką rurkę kwarcową 1 odporną na gwałtowną zmianę temperatury o znikomej bezwładności cieplnej. Dla ochrony przed działaniem zasadowego żużla nad rurką kwarcową znajduje się osłona grafitowa 2. W czasie trwania pomiaru drutem z masą ogniotrwałą. W głowicy 4 znajduje się szpula, na której nawinięty jest nadmiar długości termoelektrod, gdyż po kilku pomiarach spoinę obcina się i spawa na nowo, wyciągając termoelektrody o parę cm z osłon. Jest to konieczne, gdyż w temperaturze ponad 1600°C termoelektrody w pobliżu spoiny zmieniają charakterystykę termoelektryczną. Rurkę kwarcową wymienia się po każdym pomiarze, gdyż po dwukrotnym przejściu przez zasadowy żużel (przy zanurzeniu i wyciągnięciu) nie nadaje się już do dalszej pracy.