Термометры для измерения температуры воздуха


Измерители температуры воздуха - характеристики и свойства современных измерительных приборов

Температура воздуха является важным показателем, характеризующим состояние окружающей среды. Этот параметр важен как в производстве, так и быту. Поэтому в практической деятельности используются разнообразные измерители и датчики, которые помогают производить измерение температуры, контролировать ее уровень и при необходимости вносить корректировки.

Особенности работы измерителей и датчиков

Измерение температуры определенной среды может производиться несколькими типами приспособлений, которые имеют различный функционал и характеризуются определенной спецификой применения:

  • Температурные датчики. Все измерители включают в свой состав специальные термодатчики. Они могут быть контактными и бесконтактными. Существует возможность включить этот элемент в состав измерителя или же подключить к оборудованию.
  • Индикаторы – используются для проведения замеров, а затем осуществляется вывод данных на экран.
  • Термометры – это приспособления мобильного типа, отслеживающие уровень температуры.
  • Измерители-регистраторы – обеспечивают накопление данных для последующей передачи на стороннее устройство.
  • Терморегуляторы – включают функцию фиксации температурных показателей с последующим управлением соответствующим управляющим приспособлением.
  • Температурные контроллеры – многоканальные измерители, обладающие расширенным функционалом с объединением опций разных устройств.

Функционал измерительных приборов

Приспособления, которые задействуются при определении температурного режима, исполняют несколько основных функций, поэтому важно учитывать эти моменты при определении, какой измеритель лучше:

  • замеры фактического значения температуры в среде;
  • визуальное отражение температурного уровня;
  • фиксация полученных результатов в памяти прибора;
  • сигнализация о нарушении заданного температурного диапазона;
  • передача данных на рабочее оборудование.

Сложные агрегаты, оснащенные специальными температурными датчиками, способны также производить регулирование и поддерживать зафиксированный программным обеспечением температурный режим.

Разновидности приборов

Приборы, которые используются при измерении температуры, могут подразделяться на два класса в зависимости от типа датчика:

Контактные – они требуют наличия теплового взаимодействия установленного в измерительном агрегате датчика со средой, где производятся замеры. Могут применяться термометры расширительного типа и сопротивления, приспособления манометрического вида, термопары.

Бесконтактные с отсутствием необходимости в тепловом касании датчика со средой. Для измерения задействуется тепловые или оптические лучи от самого прибора. Это пирометры, радиометры, а также тепловизоры.

Жидкостные устройства стеклянного типа

Это распространенные приспособления, отличающиеся несложной системой отсчета показателей. Точность замеров достаточно высока при допустимом интервале от -190 до +10000С.

Механизм работы основан на расширении жидкости, находящейся в резервуаре. При нагревании этого резервуара она будет подниматься, как это видно на фото измерителей температуры.

В качестве жидкости чаще всего применяется ртуть, однако существуют модели с толуолом, этиловым спиртом, пентаном. Недостатки – непрочность конструкции, нечеткость шкалы, отсутствие возможности накопления данных.

Метастатический термометр

У прибора конструктивно предусмотрено наличие изменяющейся шкалы. Точность определения показателей высока — в промежутке до 5°С. Допустимый участок шкалы от -20 до +150°С. Сменить диапазон можно, произведя отлив некоторого объема ртути из капилляра в дополнительную емкость.

Термометр-дилатометр

Конструктивно включает стрежень, установленный в трубке и соединенный с ее дном одним концом. Поскольку детали изготовлены из разных материалов, то при нагревании они увеличиваются в разной степени. Разница показывает температуру подогрева. Используются как сигнализаторы и в виде регулирующих приспособлений.

Биметаллическая модель

Пружина играет роль чувствительного компонента, может быть плоской или спиральной. Пружина образуется двумя пластинами, произведенными из разных металлов, различающихся уровнем температурного расширения. Величина изгиба пружины оценивает температурные изменения.

Термограф

Работает также за счет наличия чувствительной пружины, но при этом позволяет производить непрерывную регистрацию температурного режима.

Полупроводниковый термометр

В конструкции присутствует три датчика, которые измеряют температуру в разных средах. Возможно и другое строение – 1 датчик с тремя сменными насадками.

Лазерные и цифровые модели

Измерители лазерного типа используют принцип действия инфракрасного излучения, в результате которого формируется лазерный луч. Он позволяет считывать сведения о среде и определять температуру.

Результат измерения не самый точный, но прибор обеспечивает оперативность замеров, что особенно важно на высокоточных производствах. Использовать лазерные измерители с бесконтактным действием в быту нецелесообразно из-за высокой стоимости приборов.

Электронные измерители характеризуются как эргономичные приборы. Они компактные, имеют цифровой дисплей, куда выводятся результаты измерения, а программа управления достаточно проста. Однако для установки новых показателей придется потратить некоторое время.

В контактных измерителях есть зонд. Такой термопреобразователь выносного типа может крепиться на корпусе или же соединяться кабелем. Цифровые модели бывают стационарными или переносными.

Современные измерители температуры воздуха являются удобным инструментом для контроля за состоянием среды. Они оснащены множеством дополнительных функций, например памятью, возможностью передачи данных на ПК, опцией регулирования режимов и т.д., благодаря которым в помещении обеспечиваются комфортные условия.

Фото измерителей температуры воздуха

Также рекомендуем просмотреть:

Помогите сайту, поделитесь в соцсетях ;)

instrumentgid.ru

Измерение температуры воздуха термометрами (электронные, ртутные, спиртовые)

Метеорологи в своей профессиональной деятельности для построения карты температуры воздуха России и в мире используют ртутные, спиртовые или электронные термометры для измерения температуры воздуха.

Пределы измерений приборов составляют:

  • для ртутных -39 — +750 С;
  • для электронных: -50 — +100 С;
  • для спиртовых: -70 — +120 С.

К каждому точному термометрическому оборудованию должен быть приложен его паспорт, в котором указаны поправки, какие нужно вносить в наблюдаемые отсчеты.

Проверка вышеописанных устройств (это касается не только термометров для измерения температуры воздуха (электронных, спиртовых и т.д.), но и других метеорологических приборов) производится в России в одном из 86 Центров стандартизации и метрологии. Эталоном служит водородный газовый термометр.

Шкала термометра: Реомюра, Цельсия и Фаренгейта

Как известно, существуют разные виды термометрических приборов в зависимости от используемых в них шкалах температуры:

  • шкала Реомюра (R) разделена на 80 градусов (0 — точка замерзания воды, 80 — точка кипения воды);
  • шкала Цельсия (С) разделена на 100 градусов (0 — точка замерзания воды, 100 — точка кипения воды);
  • шкала Фаренгейта (F) разделена на 212 градусов (32 — точка замерзания воды, 212 — точка кипения воды).

Для перевода градусов одной шкалы в градусы другой пользуются следующими формулами:

Температурам выше нуля придают значение положительных величин, а ниже — отрицательных.

Абсолютная шкала температур Кельвина обозначается буквой К:

Виды термометров

А — максимальный термометр, В — минимальный термометр. Справа разрез основания максимального термометра.

Необходимо помнить, что термометр тогда лишь показывает истинную температуру воздуха, когда на него не действует радиация солнца, небесного свода или какого-либо иного источника. Ввиду этого для получения точных значений следует пользоваться прибором, шарик которого защищен от влияния радиации. В качестве примера можно назвать сухой термометр аспирационного психрометра, а также электронный термометр для измерения температуры воздуха, так как в нем отсутствуют элементы, на которые может повлиять радиация (но он может быть чувствителен к электромагнитным излучениям). Для этой же цели служит и парный термометр, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим ниже.

Опуская описание обыкновенного ртутного прибора, известного из школьных курсов физики, переходим к описанию максимальных и минимальных термометров, применяемых для определения температурных максимумов и минимумов за определенный период наблюдения и используемых, в частности, для построения карты температуры воздуха России и в мире. Кроме этого, ниже мы рассмотрим принцип работы термографа, а также парного и электронного термометра для измерения температуры воздуха.

Максимальные термометры

Максимальные термометры (рисунок выше «A») изготовляются разными способами и их существует два основных вида:

  1. В некоторых из них со дна резервуара прибора поднимается стеклянный стерженек, конец которого настолько узкий, что способен без особых трудностей входить в капиллярную трубку прибора; ртуть при повышении температуры воздуха может подниматься по незаполненному пространству между стерженьком и капилляром; при снижении температуры ртуть не может опускаться назад в резервуар, в виду сопротивления, возникающего в силу трения ртути о стенку капиллярной трубки и стерженька. Благодаря этому ртуть остается в трубке на прежней высоте, показывая максимальную температуру. Энергичными встряхиваниями удается перевести ртуть из трубки в резервуар.
  2. В других максимальных термометрах в капиллярной трубке прибора над ртутью помещается стальной штифтик (указатель), снабженный по краям головками. Ртуть, поднимаясь, проталкивает указатель вверх; когда же ртуть, вследствие снижения температуры, опускается, указатель не идет за ней, а остается на месте. Таким образом, по высоте стояния нижней границы указателя можно видеть, каков был температурный максимум за данный период наблюдения. Для снижения указателя и возвращения его в исходное положение применяют магнит.

Минимальный термометр

Минимальный термометр (рисунок выше «B») — это ничто иное, как спиртовой термометрический прибор, в котором резервуару придана форма вилки. Внутри капиллярной трубки помещается подвижный стеклянный штифтик с головками по концам. Своеобразная форма резервуара объясняется тем, что спирт значительно менее теплопроводен, нежели ртуть, и потому резервуару придают форму, при которой контактная поверхность с воздухом наиболее большая. До наблюдения резервуар минимального термометра наклоняется вверх и удерживается в таком положении до тех пор, пока штифтик не прикоснется к поверхности спирта. Далее оставляют прибор в горизонтальном положении. Когда повышается температура воздуха, спирт начинает свое перемещение в капиллярной трубке вокруг штифтика, причем последний остается на месте; при снижении температуры и укорочении спиртового столбика штифтик увлекается мениском спирта и фиксируется на температурном минимуме за данный период наблюдения. Отсчет производится соответственно концу указателя.

Термограф

Термограф (фото) А — трубка, наполненная спиртом, а — рычажок для писчика, b — писчик.

Термограф служит для автоматической регистрации температурного движения за определенный период наблюдения и используется для создания в мире и, в частности, в России карты температуры воздуха. Он состоит из плоской металлической трубки «А», наполненной алкоголем (вместо такой трубки, наполненной алкоголем, применяют также биметаллические пластинки). При температурных колебаниях объем алкоголя изменяется, благодаря чему изменяется изогнутость трубки. Эти изменения кривизны трубки при помощи системы рычажков приводят к подъему или опусканию рычажка «а» соответственно подъему или снижению температуры. На конец рычажка «а» насажен писчик «b» (небольшой, заканчивающийся пишущим краем челнок, заполняемый невысыхающими чернилами). В приборе имеется барабан, приводимый во вращение посредством часового механизма. На барабан надевается бумажная лента с нанесенной на ней сеткой. По оси абсцисс отложено время, по оси ординат нанесены температуры.

В зависимости от быстроты вращения барабана можно получить запись температурного движения за сутки, неделю, декаду и т.п. Именно поэтому при составлении карты температуры в России воздуха метеорологи применяют термограф.

При использовании на метеостанции для измерения температуры воздуха термометрических приборов электронного типа (описаны ниже) необходимость в применении термографа полностью отпадает, так как данные с устройства поступают в базу данных компьютера, который в свою очередь с легкостью создает температурные графики за любой период наблюдения.

Электронный термометр для измерения температуры воздуха

В последнее время в метеорологии стали применяться термометры для измерения температуры воздуха электронного типа. Их внедрения в практику обусловлено точностью измерений, а также возможностью получения данных дистанционно, что особенно важно в условиях приоритетной задачи правительства РФ по освоению Арктики и облегчает составление температурных карт воздуха в России и мире.

Парный термометр

Парный термометр состоит из двух рядом помещенных термометров: поверхность резервуара одного них (t1) посеребрена и потому отражает почти целиком падающий на нее поток лучистой энергии; поверхность резервуара другого прибора (t2) почернена и потому поглощает почти целиком падающий на нее поток лучистой энергии.

Температура воздуха определяется по указанной выше формуле.

newvrach.ru

Электронные термометры для измерения температуры воздуха - Микроклимат в квартире и доме

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

  • бытовые;
  • технические;
  • исследовательские;
  • метеорологические и другие.

Также термометры бывают:

  • механические;
  • жидкостные;
  • электронные;
  • термоэлектрические;
  • инфракрасные;
  • газовые.

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

Принцип работы

Жидкостный термометр

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Механический термометр

Механические термометры бывают биметаллическими или делатометрическими (стержневые, жезловые). Принцип действия таких приборов основан на способности металлических тел расширяться при нагреве. Они отличаются высокой надежностью и точностью. Себестоимость производства механических термометров относительно низка.

Данные приборы применяются в основном в специфическом оборудовании: сигнализациях, системах автоматического контроля температуры.

Газовый термометр

Принцип действия термометра основан на тех же свойствах, что и описанных выше приборов. За исключением того, что в данном случае применяется инертный газ. По сути, такой термометр представляет собой аналог манометра, который служит для измерения давления. Газовые приборы применяются для измерения высоко- и низкотемпературных сред (диапазон составляет -271 — +1000 градусов). Они обеспечивают относительно низкую точность, из-за чего от них отказываются при лабораторных измерениях.

Читайте также:  Выключатели для водонагревателей

Электронный термометр

Его еще называют термометр сопротивления. Принцип действия этого прибора основан на изменение свойств полупроводника, встроенного в конструкцию устройства, при повышении или понижении температуры. Зависимость у обоих показателей линейная. То есть, при повышении температуры растет сопротивление полупроводника, и наоборот. Уровень последнего напрямую зависит от типа металла, использованного при изготовлении прибора: платина «работает» при -200 — +750 градусов, медь при -50 — +180 градусов. Электрические термометры используются редко, так как при производстве очень сложно градуировать шкалу.

Инфракрасный термометр

Также известен как пирометр. Он представляет собой бесконтактный прибор. Пирометр работает с температурами от -100 до +1000 градусов. Его принцип действия основан на измерении абсолютного значения энергии, которую излучает конкретный объект. Максимальная дальность, на которой термометр способен оценивать показатели температуры, зависит от его оптической разрешения, типа прицельного устройства и других параметров. Пирометры отличаются повышенной безопасностью и точностью измерения.

Термоэлектрический термометр

Действие термоэлектрического термометра основано на эффекте Зеебека, посредством которого оценивается разница потенциалов при контакте двух полупроводников, в результате чего образуется электрический ток. Температурный диапазон измерений составляет -100 — +2000 грудусов.

Термометр - прибор для измерения температуры воздуха Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней. В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее. Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Найдено в интернете по запросу «электронные термометры для измерения температуры воздуха» Поделитесь статьей в соц. сетях:

klimat-vdome.ru

Научно-популярный сайт по метеорологии

В прошлой статье Вы познакомились с работой метеорологических станций. Далее речь пойдет о средствах, с помощью которых ведутся наблюдения за погодой.

В этом параграфе мы рассмотрим один из основных приборов, который используется на всех типах метеостанций и метеопостов. Кроме того, этот прибор есть в каждом доме. Как Вы уже, наверное, догадались, речь пойдет о термометрах.

На сегодняшний день существует множество разновидностей термометров. Они различаются по механизму и диапазону измерения температуры, строению, рабочим жидкостям, областям применение и др. Но, пожалуй, самыми распространенными являются жидкостные термометры. Они измеряют температуру, как воздуха, так и почвы (снега). Кроме того, с помощью них измеряют влажность воздуха и его характеристики (парциальное давление водяного пара, дефицит насыщения, температуру точки росы). Но обо всем по порядку.

Принцип работы термометра основан на свойстве жидкости изменять свой объем под влияние нагревания или охлаждения. В современных термометрах основными рабочими жидкостями являются спирт и ртуть. Из-за разных свойств, их используют в разных диапазонах температур. Так, спиртовые термометры лучше работают при низких температурах, а ртутные – при высоких.

Термометр ТМ-4

Для измерения температуры воздуха на метеостанциях и постах применяется метеорологический психрометрический термометр, имеющий маркировку ТМ-4. Его конструкция сравнительно проста: в защитной стеклянной оболочке находятся резервуар с ртутью, из которого выводится капилляр, прикрепленный к шкале. Как правило шкалы имеют цену деления равную 0,2°С. Отличительной особенностью ТМ4 является резервуар шарообразной формы. Верхний предел измеряемой температуры колеблется от +41°С до +50°С, а нижний - от -31°С до -35°С.

Термометр ТМ-4 психрометрический

Термометр ТМ-4 не зря имеет прибавку «психрометрический». С его помощью можно измерять влажность воздуха. Как же это сделать? – Все просто. Необходимо взять два одинаковых термометра ТМ-4 (это нужно для более точных измерений): один из них обернуть батистом (специальной тканью), который перед измерениями будет смачиваться дистиллированной водой. Таким образом, получаем так называемые сухой и смоченный термометры, которые называются психрометрической парой или станционным психрометром.

Принцип действия психрометра основан на измерении равновесной температуры смоченного термометра. То есть такой температуры, при которой тепло, затрачиваемое на испарение воды с поверхности резервуара смоченного термометра равно притоку тепла к резервуару из воздуха и по телу термометра. Для каждого значения влажности она своя.

Само значение влажности и ее характеристики можно вычислять по формулам, или воспользоваться готовыми результатами расчета, используя показания сухого и смоченного термометров. Они все сведены в сборник, называемый «Психрометрические таблицы».

Фрагмент психрометрической таблицы

Минимальный термометр ТМ-2

Предназначен для измерения минимальной температуры воздуха и почвы между сроками наблюдений. Диапазон измеряемых температур находится в пределах от -70 до +40°С.

Минимальный термометр ТМ-2

Это спиртовой термометр, в капилляре которого в столбике спирта находится стеклянный штифт с головками на концах. По положению штифта и определяется минимальная температура между сроками. Минимальный термометр ТМ-2 при измерении устанавливается горизонтально, а конец штифта (головка) подводится к краю спирта в капилляре. При исправном состоянии термометра штифт не должен выходить из спирта. При понижении температуры столбик укорачивается, поверхностная пленка спирта приходит в соприкосновение с головкой штифта и увлекает его в сторону уменьшения показаний. Когда же вследствие повышения температуры столбик спирта удлиняется, штифт остается на месте. Следовательно, при горизонтальном положении термометра тот конец штифта, который находится ближе к поверхности столбика спирта, показывает самую низкую температуру со времени последней установки штифта.

Максимальный термометр ТМ-1

Измеряет максимальную температуру от -35 до +70°С между сроками. Способность измерять максимальную температуру обусловлена особенностью строения резервуара термометра. В его дно впаян узкий конический стеклянный штифт. Конец штифта входит в начало капилляра, сужая его поперечное сечении, что затрудняет в этом месте свободный проход ртути при изменении температуры.

Максимальный термометр ТМ-1

При повышении температуры ртуть вытесняется в капилляр с достаточным для преодоления этого сужения усилием. При понижении же температуры сил внутреннего сцепления ртути недостаточно для преодоления повышенного трения в месте сужения отверстия капилляра, ртутный столбик мгновенно разрывается на две части — одна быстро уходит в резервуар, а вторая часть остается в капилляре, заполняя его от деления, при котором началось понижение температуры, до места обрыва. Таким образом, максимальный термометр фиксирует наибольшее значение температуры между сроками наблюдений. Для того чтобы оторвавшийся столбик ртути соединить с той частью, которая находится в резервуаре, термометр следует энергично встряхнуть, держа его в руке резервуаром вниз.

Измерение температуры почвы

Для агрометеорологов важно знать не только температуру на поверхности почвы, но и на глубине. Одним из средств, для измерения «глубинной температуры» являются коленчатые термометры Савинова. Они представляют собой комплект из четырех стеклянных ртутных термометров с цилиндрическими резервуарами, концы которых округлены. От всех термометров их отличает наличие изгиба, отстоящем от резервуара на 2 – 3 см. Величина изгиба равна 135°. Это позволяет устанавливать термометры в почве так, чтобы резервуар и часть термометра до изгиба находились в горизонтальном положении под слоем почвы, а часть термометра со шкалой располагалась над почвой. Каждый термометр имеет шкалу только в той части термометра, которая располагается над почвой и доступна для отсчетов. Ниже шкалы оболочка термометра заполнена ватой и сургучными прослойками. Данными термометрами измеряется температура почвы на глубинах 5, 10, 15 и 20 см.

Коленчатые термометры Савинова

Пожалуй, самым громоздким средством измерения температуры являются вытяжные почвенно-глубинные термометры. Они измеряют температуру почвы на глубинах 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.4 и 3.2 м.

Сам по себе термометр практически ни чем не отличается от обычных: стеклянный ртутный термометр с цилиндрическим резервуаром и стеклянной шкалой. Он помещается в специальную оправу с металлическим наконечником. Для лучшего теплового контакта пространство между резервуаром термометра и стенками металлического наконечника заполняется медными или латунными опилками.

Почвенно-глубинные термометры

Большую часть установки занимает деревянный стержень, к которому крепится термометр в оправе. На другом конце стержня закреплен металлический колпачок с кольцом. Внутри колпачка имеется фетровая (или войлочная) кольцевая прокладка. Для уменьшения обмена воздуха внутри трубы на стержне также укрепляются плотные фетровые (войлочные) кольца.

Чтобы было возможно измерять температуру, предварительно вкапывают эбонитовую или винифлексовую трубу на нужную глубину. Затем вставляют в нее стержень с термометром. Наконечник оправы касается нижнего конца трубы, а колпачок, плотно закрывает верхний срез трубы. В срок наблюдения наблюдатель вытягивает термометр из трубы и снимает показания. Отсюда и название: вытяжные термометры.

Похожие темы:

Профессия метеоролог

Метеорологические наблюдения

Метеорологическая площадка

meteo59.ru


Смотрите также