Temperaturføler

Temperaturføler er en enhed, der gør det muligt at vurdere værdien af ​​en parameter og om nødvendigt overføre information yderligere langs styrekredsløbet. I dag er individuelle testere udstyret med denne slags armaturer, som gør brug bekvemt. Temperaturfølere varierer i design og funktionalitet. Andre er designet til at vurdere tilstanden af ​​mælk, andre er velegnede til smeltede metaller.

Historie af termometre

Forskere er uenige om, hvem der først opfandt termometeret. Kandidater til rollen:

1. Galileo Galilei.
2. Cornelis Drebbel.
3. Robert Flood.
4. Santorio Santorio.

Mere Philo af Byzantine og Heron of Alexandria var opmærksomme på de skiftende egenskaber af stoffer under virkningen af ​​temperaturen. Især de gamle interesserede i luften. Det bemærkes, at når temperaturen i den forseglede kolbe, delvist fyldt med vand, bevæger niveauet af adskillelsen af ​​medierne. Dette ligner meget moderne kviksølvindretninger. Galileo Galilei kaldte opfinderen af ​​denne klasse af enheder - videnskabsmanden designet termoskoper. Forskellen er mangel på skala.

Tvunget til at genkende pioner Robert Flud, som var den første til at kvantificere måling af skiftet i 1638.Designet blev meget succesfuldt. Noget lignende bruges i industrien og i dag. I 1613 og 1611 har Santorio Santorio og Francesco Sagredo allerede eksperimenteret med skalaen. Udtrykket "termometer" nævnes først i 1624 La Récréation Mathématique udgave.

Det blev hurtigt klart, at termisk koefficient for vandudvidelsen ikke var høj, allerede i 1654 viste en analog med alkohol, i 1730 opnået designet et næsten moderne udseende( Reaumur-fysikens skala anvendes stadig i Frankrig).Forskere har aktivt eksperimenteret med andre væsker. Parallelt blev der arbejdet på skalaen: I 1665 foreslog Christian Huygens standardkogepunkter og frysepunkter for vand.

Der var ikke en enkelt forestilling om graden af ​​graden, før Celsius i 1742 opdelte afstanden mellem de to ovennævnte punkter i hundrede lige dele( i den oprindelige version blev vandets kogepunkt taget som nul, 100% ismelt).Udvist enhed i den aktuelle visning. I 1848 viste William Thomson( Lord Kelvin) muligheden for at skabe en absolut skala med nul under, hvor temperaturen ikke længere ville falde( minus 273.16 grader Celsius - nul på Kelvin-skalaen).Storhedsgraderne Celsius og Kelvin er ens.

Den endelige form af sammensætningen af ​​termometeret tog i 1714, takket være Daniel Fahrenheit, som fastslog, at den maksimale varmeudvidelseskoefficient er karakteriseret ved kviksølv. I 1724 tilbød glasblæser sin egen skala, navnet på enheden er Ray Bradburys historie( temperaturen af ​​en blanding af vand, salt og is blev taget som referencepunkt).Historien slutter ikke der, og i 1999 dukkede det første temporale ikke-kontakt termometer. Lignende er brugt, for eksempel at bringe mælken, der er beregnet til mad.

Sådan måles temperatur

Termometriske egenskaber af stoffer anvendes til måling. Det lyder trivielt, som udtrykket "olieolie", men det er virkeligheden. Stofferne afhænger af temperatur:

1. Geometriske dimensioner. Den nævnte kvalitet blev noteret af de gamle på eksemplet med luft og vand. I dagens verden bruges hyppigheden af ​​forskellige termiske udvidelser af to forskellige metaller hyppigere. De er forbundet i en stribe, "back to back", det viser sensoren. Termometeret kaldes bimetallisk. Lignende egenskaber i et par show, for eksempel jern og zink. De to strimler, der sammenføjes af nitter sammen, vil bøjes, når de opvarmes.
2. elektrisk modstand. Kvalitet anvendes aktivt i halvlederteknologi. Alle billige køleskabe, hvor det er irrationelt at bruge et termoelement, leveres med tilsvarende modstande. Ejendommen arbejder i praksis. Materialernes egenskaber er selvfølgelig forskellige, hvor parametervariationen ikke er den samme.
3. Elektromotorisk kraft. Forskere har opdaget, at individuelle halvledere er i stand til at danne et potentiale, når de opvarmes. Lignende kvaliteter er karakteriseret ved mineraler. For eksempel har den berømte turmalin opkaldt efter sin evne til at tiltrække aske( når den opvarmes, fik krystaloverfladen en afgift, der forårsagede det specificerede fænomen).
4. strålingsspektrum. En krop placeret i et koldt miljø udsender bølger af elektromagnetisk natur. Og på grafen af ​​strålingstæthed ligner det en pukkel med et vertex skiftet til venstre. Jo højere temperaturen er, desto stærkere er bjerget skiftet op i frekvensskalaen. For eksempel er solen så varm, at det maksimale solstråling falder på det synlige spektrum i det grønne område. På samme måde ser en smed røde hot metal skiftende nuancer, mens pelsen blæser fyren. Spektrale termometre tillader fjernmålinger.

Udvidet klassificering af termometre

Lad os foretage en reservation, at vi inden for rammerne af denne gennemgang ikke adskiller pyrometre fra emner. Dette er en lidt anden klasse af enheder, bruges aktivt til lignende formål som temperatursensorer. Så det er sædvanligt at skelne mellem:

• Expansionstermometre. Baseret på kroppers evne til at ændre de geometriske dimensioner:

1. Glasvæske termometre - uden for vinduet. Allerede betragtet temperaturfølere. Kviksølv bruges ofte som en væske af en række årsager: den bevarer aggregatets tilstand i en bred vifte af miljøforhold, ikke våd glasset og er let udvundet af naturlige komponenter. Ulemperne omfatter toksicitet, en lille temperaturudvidelseskoefficient og frysning allerede ved minus 35 grader Celsius. Dette minder om fordelene ved alkoholtermometre.
2. Gauge termometre er baseret på temperaturafhængigheden af ​​damptrykket af et stof i arbejdskammeret. Sådanne systemer anvendes let som termostater af gamle køleskabe, hvor der ikke er nogen elektronik. Fordele: Systemet behøver ikke strømforsyning, hvilket i høj grad forenkler enhedens design. Disse temperatursensorer er placeret i fordamperens område gennem et rør, der er forbundet til controlleren( placeret i køleafdelingen), hvor der er et relæ.

• Termometriske sensorer og modstandstermometre omfatter termoelementer og termistorer. Dette er et hackneyed emne, lad os røre lidt nedenfor. Materialerne anvendt til disse temperatursensorer er metaller, halvledere og andre klasser af det periodiske bord.

Termometerdesign

Enheden, der viser grænsefladen mellem to medier, anerkendes som den første og mest udbredte i hverdagen. Dette er ikke den eneste model. Tidligere anvendte vægttermometre. Dette bestod af en hul platinekugle, delvist fyldt med kviksølv og med et kapillært hul i bunden. Jo højere temperaturen steg, desto mere eksploderede luften i kuglen. Som følge heraf flød flere kviksølvdråber ud. Som følge heraf fandt ligevægten sted, temperaturen blev bedømt af den resterende masse.

Et platinresistenttermometer anvendes som reference( fra 13,81 til 903,89 grader Kelvin), og en germanium er anvendt nedenfor( op til 4,2 K).Over den angivne grænse har allerede brugt platin. Endelig anvendes et kvasi-monokromatisk pyrometer over 1337,58 grader Kelvin. Med hjælp fra disse værktøjer opnåede data om verden. Det er logisk at bruge disse enheder til taring. Det kvasi-monokromatiske pyrometer arbejder allerede på basis af et estimat af spektret, det har ingen relation til modstand. Ved en temperatur på 6300 K er de fleste legeringer allerede trukket i damp, og pyrometrene af mikrobølgestråling anvendes over det ovennævnte mærke og op til 100.000 K.

Operationsprincippet for opbygningen af ​​et kvasi-monokromatisk optisk pyrometer er baseret på sammenligning af kroppens spektrum under undersøgelse med referencen( wolfram) filamentets spektrum. Enheden indeholder en linse, søgeren er udstyret med et filter, som overfører et overvejende synligt spektrum af bølger. Det er muligt at regulere opvarmning af tråden med en reostat, for at se den på baggrund af legemet under studiet. Når genstande bliver skelnet( fusion), nås den ønskede temperatur af wolfram. Nøjagtigheden afhænger stærkt af eksperimentet: metoden er kontraindikativ for farveblindhed. Den øvre grænseværdi er begrænset af garnets smeltepunkt.

Andre kvasi-monokromatiske pyrometre ved hjælp af filtre adskiller nogle komponenter i spektret. For eksempel, rød og blå, og derefter ved deres intensitet bestemme temperaturen. Fotometriske sensorer er allerede brugt her: Indfaldende lys ændrer egenskaberne for halvledermaterialer. Kendte enheder, der evaluerer hele spektret af emission. Vi taler om den integrerede lysstyrke, når billedet af objektet er fokuseret på det følsomme element.

Under 4,2 K-punktet anvendes et antal referenceskalaer. Ved ultralydtemperaturer fra 0,01 til 0,8 K anvendes der afhængighed af magnetisk modtagelighed af et stof på opvarmningsgraden( det er mere hensigtsmæssigt at tale om afkøling).I resten af ​​intervallet anvendes afhængigheden af ​​trykket af mættet heliumdamp( 3 og 4).

Udover de principper, der er nævnt i det foregående afsnit, er der kendt alternativer, der ikke anvendes i hverdagen. Hvis du ikke tager højde for enhederne fra byggetemaet. Vi taler nu om termiske billeder, hvor en visuel vurdering af det overordnede terræn anvendes. I denne henseende ligner enheder optiske pyrometre. Bygherren lige ved øjet finder områder, der er meget distraherende fra det samlede billede, tager passende korrigerende foranstaltninger. Resten af ​​billedbehandleren fungerer på basis af en matrix af lysfølsomme elementer. Instrumentet omfatter ikke temperaturmåling( kun en kvalitativ vurdering).

Vi vil ikke tale om termoelementer og modstande. Oplysningerne til de fleste læsere er allerede kendt. Vi nævner kun, at to klasser af enheder ofte bruges i hverdagen. Inklusiv proberne af de ovennævnte testere. Temperaturafhængigheden af ​​modstanden er normalt lineær, vinklen afhænger af materialet. Hvad angår termoelementer består sensorer af to forskellige halvledere. En temperaturændring fører til dannelsen af ​​potentialet i konklusionerne af strukturen.

I dag indgår elementære sensorer ofte i sammensætningen af ​​mikrochips. Det er ikke nyt, at integrerede løsninger er meget nemmere at bruge. Tilsvarende leveres bevægelsesføleren med elektronisk påfyldning for at amplificere det originale signal til en acceptabel værdi. Indtast omfanget af mulighederne for integrerede temperatursensorer og andre funktioner. Principper for temperaturmåling er få, hvis du ikke tager højde for den eksotiske, som magnetisk modtagelighed, er de alle enkle. I husholdningsapparater anvendes f.eks. Ofte bimetalliske plader.