Механические контактные термометры

Механические контактные термометры основаны на тепловом расширении веществ (твердых, жидких, газообразных). Это жидкостные и газовые, биметаллические, дилатометрические термометры.

Достоинства: надежность, малые затраты при эксплуатации, хорошая точность, низкая стоимость.

Биметаллический датчик температуры сделан из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собою. Различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. Например, константан практически не расширяется при температуре, железо, напротив испытывает заметное расширение. Если полоски из этих металлов скрепить между собой и нагреть (или охладить), то они изогнутся. В биметаллических датчиках пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 °С до +550 °С.

Биметаллические датчики используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости.

Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость.

Вместе с тем, биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах.

Основные области применения биметаллических температурных датчиков – автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

Жидкостные и газовые термометры являются распространенными типами датчиков температуры.

Первая шкала температуры была предложена Фаренгейтом в начале 18-го века именно для жидкостного термометра. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры.

В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20 °С.

В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 °С до +500 °С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.

Применение современных методов и средств получения и обработки первичной информации дает новый импульс развития традиционных методов измерения температуры.

Рис. 16.3 Двухступенчатый датчик температуры:

1 — стеклянный ртутный термометр; 2 — обмотка катушки индуктивности.