Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

а сокращение размера возмущающего воздействия — к тому, что оно окажется соизмеримым со случайными возмущениями. В этих случаях динамические свойства объекта как звена системы авто­

зависимость колебаний регулируемого пара­ метра от заданного колебательного синусоидального или другой формы периодического возмущающего воздействия на входе в звено.

При экспериментальном определении частотных характеристик объекта регулирования входную величину изменяют по закону синусоидальных колебаний вначале с одной частотой, затем с дру­ гими частотами со. Каждый раз после установления вынужденных

36

Р А З Д Е Л II

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Определение понятия — температура. Единицы измерения. Т е м ­ п е р а т у р о й называется физическая величина, характеризующая нагретость тела, т. е. его тепловое состояние. Значение темпера­ туры обусловливается размером кинетической энергии поступатель­ ного движения молекул. Чем выше температура тела, тем больше скорость его молекул, тем больше их кинетическая энергия. С изме­ нением кинетической энергии молекул тела изменяется его тепловое состояние, а вместе с этим изменяются и многие физические свой­ ства: при нагревании тело расширяется, а при охлаждении сжима­ ется; изменяется электрическое сопротивление и т. д.

Температура не поддается непосредственному измерению. Поэтому о температуре тел судят по изменению физических свойств, т. е. применяют косвенные методы измерения.

В 1848 г. Кельвин (У. Томсон) предложил построить темпера­ турную шкалу на термодинамической основе. Теоретическим законом построения этой шкалы является обратимый цикл Карно в тепловой системе (второй закон термодинамики). В этом цикле тело, совершающее цикл, поглощает теплоту Qi при температуре Т\ и отдает тепло Q2 при температуре Т2, при этом отношение абсо­ лютных температур Т2/Ті равно отношению количеств тепла Q2/Q1-

Работа в цикле Карно пропорциональна разности температур и не зависит от термометрического вещества. Термодинамическая шкала тождественна шкале идеального газа, построенной на за­ висимости давления идеального газа от температуры. Законы изме­ нения давления в зависимости от температуры для реальных газов отклоняются от идеальных, но поправки на отклонения реальных газов невелики и могут быть установлены с высокой точностью.

Единицей термодинамической температуры является кельвин (символ К). Кельвин есть 1/273,16 часть термодинамической тем-

38

пературы тройной точки воды (равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами воды). Единицей, применяемой для выра­ жения температуры по Цельсию, есть градус Цельсия (символ °С) равный кельвину. Разность температур выражают в кельвинах или в градусах Цельсия.

Температура по Цельсию (символ t) определяется выражением

где Г0= 273,15 К.

Трудности воспроизведения термодинамической шкалы привели к созданию Международной практической температурной шкалы, выбранной таким образом, чтобы температура, измеренная по этой шкале, была близка к термодинамической температуре, и разности между ними оставались в пределах современной точности изме­ рений.

Международная практическая температурная шкала 1968 г. основана на следующих значениях температур, присвоенных опре­ деленному числу воспроизводимых состояний равновесия (опре­ деляющих постоянных точек) чистых веществ:

тельны для состояний равновесия при давлении 101325 Па (нор­ мальная атмосфера).

Для определения промежуточных температур между вышеука­

Классификация приборов. Для измерения температуры приме­ няются термометры и пирометры.

39

Т е р м о м е т р а м и называются измерители температуры, в ко­ торых для получения информации о температуре часть тепловой

По принципу действия термометры классифицируются следую­ щим образом:

термометры расширения стеклянные, основанные на использо­ вании зависимости удельного объема вещества от температуры; дилатометрические и биметаллические термометры, основанные на использовании зависимости расширения твердых тел от темпера­

туры; манометрические термометры, основанные на использовании

зависимости давления жидкости, газа или пара при постоянном объеме (в замкнутом сосуде) от температуры;

термометры сопротивления, основанные на использовании за­ висимости электрического сопротивления проводников и полупро­ водников от температуры;

термоэлектрические термометры, основанные на использовании свойства металлов и их сплавов развивать в паре между собой термоэлектродвижущую силу, являющуюся при прочих равных условиях функцией температуры.

По принципу действия пирометры классифицируются следую­ щим образом:

радиационные пирометры, действие которых основано на изме­ рении мощности излучения нагретого тела;

оптические пирометры, использующие излучение видимой обла­ сти спектра.

Известны также другие пирометры (цветовые, фотоэлектриче­ ские и т. д.), используемые в металлургии и теплоэнергетике для измерения высоких температур.

Термометры расширения стеклянные. Измерение температуры ртутными стеклянными термометрами основано на использовании зависимости удельного объема термометрического вещества (ртути) от температуры с учетом различия коэффициентов теплового расши­ рения ртути и термометрического стекла, из которого изготовлены капилляр и баллон термометра.

Нижний предел применения термометров ограничивается темпе­ ратурой затвердевания (—38,9°С), верхний — температурой кипе­ ния ртути (при нормальном атмосферном давлении 356,58°С), а также температурой размягчения термометрического стекла

(650° С).

Для повышения верхнего предела измерения пространство над ртутью в капилляре всех термометров заполняют инертным газом (азотом) под избыточным давлением, в результате эти термометры применяются для измерения температуры от —35° до 600° С.

40