Температура относится к основным физическим параметрам, которые приходится контролировать как в повседневной жизни, так и в различных технологических процессах. Для ее определения используется термометр – измерительный прибор, принцип действия которого зависит от его конструкции, чувствительного элемента и предполагаемых условий эксплуатации.
Сфера применения подобных устройств значительно шире привычного измерения температуры воздуха. Контроль необходим в системах отопления и вентиляции, лабораториях, пищевой промышленности, энергетике, на производственных объектах и во многих других областях. При этом универсального решения для любых условий не существует: характеристики оборудования подбираются с учетом диапазона измерений, особенностей среды и требуемой точности.
В основе любого температурного измерения находится физическое свойство, изменяющееся при нагревании или охлаждении. В традиционных жидкостных моделях используется изменение объема рабочего вещества. Электронные устройства регистрируют электрические характеристики чувствительного элемента, а бесконтактные системы анализируют тепловое излучение объекта.
Поэтому внешне похожие приборы могут иметь совершенно разные принципы действия. Выбор технологии определяется не только удобством эксплуатации, но и условиями, в которых предстоит проводить измерения.
Например, для наблюдения за параметрами жидкости может потребоваться погружной датчик, тогда как температуру движущегося или сильно нагретого объекта удобнее определять дистанционно. Различаются и требования к быстродействию: в одних процессах небольшая задержка несущественна, в других необходимо практически непрерывное получение данных.
Классифицировать температурные измерители можно по принципу действия, конструкции и области применения. Каждый вариант обладает своими особенностями, поэтому сравнивать устройства исключительно по диапазону показаний недостаточно.
На практике распространены следующие разновидности:
Классические жидкостные конструкции отличаются простотой. Внутри находится вещество, объем которого меняется в зависимости от нагрева. Значение определяется по положению столбика относительно шкалы.
Биметаллические приборы используют свойства двух соединенных металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При изменении температуры чувствительный элемент деформируется, а это движение передается стрелочному механизму.
Электронные устройства преобразуют изменение физических характеристик датчика в электрический сигнал. Полученная информация обрабатывается схемой прибора и отображается на дисплее либо передается в систему управления.
Для различных технических задач применяется термометр подходящего конструктивного исполнения. При выборе учитывают рабочий диапазон, погрешность, материал контактирующих со средой деталей и способ подключения. В промышленности дополнительно имеют значение устойчивость оборудования к давлению, вибрации и воздействию агрессивных веществ.
Отдельную группу составляют термометры сопротивления. Их действие основано на закономерном изменении электрического сопротивления чувствительного элемента при изменении температуры. Такие датчики могут использоваться в автоматизированных системах, где показания необходимо не только получить, но и передать контроллеру для дальнейшей обработки.
По способу получения данных оборудование можно разделить на две крупные категории. Контактному датчику необходимо взаимодействовать с объектом или измеряемой средой. Это распространенный подход при контроле жидкостей, газов, трубопроводов и технологического оборудования.
Бесконтактные устройства действуют иначе. Они регистрируют тепловое излучение поверхности и позволяют получить результат дистанционно. Такой способ полезен, если объект находится в движении, расположен в труднодоступном месте либо его температура слишком высока для безопасного непосредственного контакта.
При этом бесконтактное измерение имеет свои особенности. На результат способны влиять свойства поверхности, расстояние до объекта, угол наблюдения и внешние условия. Поэтому такой метод нельзя считать безусловной заменой контактным технологиям – это отдельный инструмент для определенного круга задач.
Абсолютно точных измерительных устройств не существует. Полученное значение всегда имеет определенное отклонение от фактической температуры. Допустимая величина такого отклонения характеризуется погрешностью.
Для бытовых задач небольшая разница зачастую не имеет принципиального значения. В технологических процессах требования могут быть значительно строже. Даже относительно малое отклонение способно повлиять на качество продукции или режим работы оборудования.
Следует различать разрешение дисплея и реальную точность. Если электронный прибор показывает десятые или сотые доли градуса, это еще не означает, что фактическая погрешность настолько же мала. Оценивать необходимо характеристики, заявленные для конкретной модели и условий ее эксплуатации.
Информационный материал
