Pomiary Temperatury

Temperatura jest miarą "chęci" do dzielenia się ciepłem Temperatura jest miarą "chęci" do dzielenia się ciepłem. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś mają różną temperaturę, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej - aż do wyrównania się temperatur obu ciał.

Skale temperatur z którymi mamy najczęściej do czynienia: Używana w Polsce i wielu innych krajach Europy skala to stopnie Celsjusza oznaczane °C, przy interpretowaniu ich na stopnie Kalwina możemy posłużyć się tym wzorem: T[K] = t[°C] + 273.15 W USA, w dalszym ciągu używa się stopni Fahrenheita. W tej skali temperatura zamarzania wody jest równa 32 °F a wrzenia 212 °F. Wzór przeliczający stopnie Fahrenheita na stopnie Celsjusza: T[°C] = (5/9) · (tF[°F] - 32)

Sposoby pomiaru: Pomiar dotykowy –czujnik (termometr) styka się z obiektem, którego temperaturę mierzymy. Pomiar bezdotykowy-poprzez pomiar parametrów promieniowania elektromagnetyczne-go emitowanego przez rozgrzane ciało, lub emitowanej energii przez obiekt. ll

TERMOPARA Termopara to złącze dwóch różnych metali, na którym powstaje napięcie o niewielkiej wartości - najczęściej w zakresie miliwoltów - i współczynniku temperaturowym rzędu 50 µV/°C. Za pomocą termopar można mierzyć temperaturę od -270°C do +2700°C z błędem w zakresie 0,5 - 2°C.

Jak to działa? Termopara opiera się na zjawisku Seebecka ,które polega na powstaniu siły elektromotorycznej i przepływie prądu elektrycznego w miejscu styku dwóch metali w zamkniętym obwodzie termoelektrycznym. Wartość mierzonego napięcia zależy od temperatury złączy termoelektrycznych jest ona w przybliżeniu proporcjonalna do różnicy temperatur obu złącz. Złącze odniesienia umieszcza się w stałej temperaturze i na ogół jest to 0°C. Wykorzystuje się do tego kąpiele lodowe lub niewielkie pudełka ze stałą temperaturą wnętrza.

Zalety termopar: - prostota i niskie koszty wykonania, - brak zewnętrznego zasilania, niewielkie rozmiary urządzenia , duża niezawodność.

Termistor Termistor jest elementem półprzewodnikowym którego rezystancja zależy od temperatury. Zmiana wartości rezystancji może nastąpić na skutek wzrostu temperatury otoczenia termistora lub wydzielanego w nim ciepła. Termistory nadają się bardzo dobrze do pomiaru temperatury oraz do sterowania jej zmianami w zakresie od -50°C do +300°C z błędem nie przekraczającym 0,1 do 0,2°C. Rozróżniamy termistory o: Ujemnym współczynniku temperaturowym rezystancji NTC, Dodatnim współczynniku temperaturowym PTC, Skokowej zmianie rezystancji CTR.

Termistory znalazły zastosowanie w elektronice: - jako ograniczniki natężenia prądu oraz czujniki temperatury - elementy kompensujące wartości innych elementów.

Termorezystor Termorezystor metalowy stanowi uzwojenie wykonane z metalu (niklu, platyny ,miedzi) nawinięte na kształtkę z materiału izolacyjnego. Działanie jego polega na zmianie rezystancji przewodnika pod wpływem zmiany temperatury. Powstałe w ten sposób zmiany rezystancji są mierzone i stanowią miarę temperatury.

Wartość rezystancji termorezystorów jest równa najczęściej 100 Ω, rzadziej 1000 Ω.Inne mniejsze wartości stosowane są między innymi do pomiarów laboratoryjnych. Ważnym parametrem jest dopuszczalny prąd płynący przez termorezystor, gdyż powoduje on wzrost temperatury a tym samym wzrost błędu pomiarowego. W większości przypadków termorezystorów drutowych dopuszczalny prąd nie przekracza 5 …10 mA, w termorezystorach cienkowarstwowych nie przekracza 1mA.

Termorezystory znalazły ogromne zastosowanie w przemyśle dzięki wysokiej temperaturze topnienia, oraz ogromnym zakresie pomiarowym od około -200°C do 3000°C.

Pirometr Pirometry stosuje się w metodzie bezdotykowego pomiaru temperatury. W metodach tych wykorzystuje się długość fal od 0,4µm do 20 µm co odpowiada promieniowaniu widzialnemu oraz podczerwieni. Jeśli na drodze promieniowania znajduje się materiał to zachodzą w nim zjawiska : Absorpcji, polegającej na pochłanianiu energii i zamianie jej na ciepło powodujące podwyższenie temperatury ciała.

Refleksji- polegającej na odbiciu promieniowania od powierzchni oraz od struktur wewnętrznych ciała, w taki sposób że promieniowanie zmienia swój kierunek i rozprasza się w otoczeniu. Pirometr dzięki swej budowie może mierzyć temperaturę bez względu na stan skupienia badanego ciała, zaletą jest mały błąd pomiaru oraz pomiary wysokich temperatur. Przenikania-kiedy promieniowanie przechodzi przez ciało nie zmieniając kierunku.

Przykłady niektórych pirometrów:

Koniec Arkadiusz Czerwiński źródło: http://pl.wikipedia.org/ , zeszyt od układów automatyki z klasy 3, www.google.pl.