Манометрические термометры. Виды и работа. Особенности

Манометрические термометры относятся к разряду дистанционных, поскольку предназначаются для измерения температуры различных сред на значительном удалении от них. Они позволяют регистрировать изменения температурных показателей в диапазоне от -200 до +800°C.

За счет чего работают манометрические термометры

Работа приборов основана на известном принципе, согласно которому температуры и давления низкокипящих жидкостей в замкнутом контуре зависят одна от другой и соотносятся по линейному закону. Та же зависимость наблюдается при использовании в качестве чувствительной среды инертных газов.

Такие датчики нередко встраиваются в специальные приборы, посредством которых полученные показания преобразуются в электрический сигнал. Благодаря использованию в этих устройствах глубокой обратной связи, в отдельных случаях с их помощью удается управлять температурой рабочего процесса.

Конструкция приборов и особенности их функционирования

Типовые манометрические термометры содержат в своем составе следующие обязательные узлы и элементы:

Manometricheskie termometry 2

Принцип работы

Манометрический термометр относится к приборам прямого преобразования, предусматривающим следующую последовательность выполнения рабочих операций:

Сразу после размещения в контролируемой зоне термический баллон готов к тому, чтобы реагировать на колебания температуры окружающей среды.
При температурных девиациях объем рабочего вещества меняется, что приводит к мгновенному изменению его давления.
Это отклонение передается по капилляру на трубчатую пружину, которая деформируется и через тягу с зубьями передает смещение на стрелку, расположенную на шкале прибора.

На заключительной стадии измерительного процесса стрелочный индикатор останавливается на фиксированной отметке, соответствующей реальной температуре среды. При использовании такой методики показания снимаются с минимальной погрешностью и за ограниченный временной промежуток. Добавим к этому, что при проведении измерений никакое специальное оборудование в данном случае не применяется.

Какими бывают манометрические термометры

Приборы условно делятся на следующие виды:

Жидкостные термометры.
Измерительные системы, работающие на газу.
Приборы компенсационного типа.

В жидкостных устройствах функцию чувствительного элемента чаще всего выполняет ртуть, однако допускается использовать и другие жидкости (например, метиловый спирт). Диапазон температур, измеряемых с помощью этих приборов, составляет от -150 до +400°C.

К достоинствам таких термометров относят:

Низкий показатель инерционности.
Высокая точность снятия показаний.
Практичность и надежность.

В чувствительных приборах второго типа измерительная система заполняется либо азотом, либо аргоном или гелием. С их помощью удается измерять температуры различных сред в пределах от -200 до + 800°C. Применение этих устройств ограничено особенностями конструкции и, в частности – значительными размерами контрольного баллона.

В приборах компенсационного типа термический баллон и капиллярные каналы заполняются либо ацетоном, либо фреоном, но не полностью, а лишь частично. Все остальное пространство емкости наполнено их парами. Диапазон температур, измеряемых этими изделиями, составляет от -50 до +300°C. Из-за неравномерности заполнения баллона снятые показания распределяются по шкале нелинейно. Для их выравнивания используются специальные корректирующие устройства.

Классификация термометров по другим факторам

Манометрические термометры принято классифицировать не только по виду рабочего вещества. Эти приборы также различаются по способу вывода информации, согласно которому они могут быть показывающими (фото слева), самопишущими или сигнализирующими. По используемому при измерениях методу они подразделяются на контактные и бесконтактные.

Manometricheskie termometry 3

Показывающие термометры – самые распространенные приборы, встречающиеся повсеместно. Их самопишущие аналоги востребованы в тех случаях, когда необходимо дистанционно снимать постоянно поступающие данные. Привлекательность этих изделий объясняется тем, что с их помощью можно не только регистрировать, но и сохранять снимаемые показания. Они в свою очередь подразделяются на два типа: ленточные и дисковые приборы.

Конструктивные особенности измерительных приборов

Манометрические термометры относятся к категории измерительной техники, отличающейся специфическими характеристиками и уникальными свойствами. Этим они существенно отличаются от других контрольных приборов. Такая особенность обязательно учитывается при выборе устройства, оптимально подходящего для конкретных условий.

Основная конструктивная особенность этих изделий – наличие термического баллона значительной емкости, который перед измерением заполняется жидкостью или инертным газом. Заправленный в него наполнитель используется в качестве выносного чувствительного элемента, давление в котором изменяется вместе с окружающей температурой.

Измерительные приборы этого класса способны работать в самых неблагоприятных условиях. Хорошая климатическая защищенность позволяет использовать устройства при наружных температурах от -50 до +60°C. Их также допускается эксплуатировать при повышенном уровне радиации и во взрывоопасной обстановке.

Особенности проведения измерений и защита изделий

Характерная особенность манометрических термометров, как инструмента для проведения измерений состоит в следующем:

Эти приборы обладают высокой инерционностью снятия показаний.
Для защиты от влияния внешних климатических факторов при изготовлении элементов конструкции используются особо стойкие материалы (нержавейка и латунь).
Капиллярная трубка таких изделий защищается металлическим рукавом в виде медной оплетки.

Экранирование важнейшего элемента измерительного прибора надежно защищает его от внешних паразитных воздействий. Встречаются отдельные исполнения этих изделий, в которых предусмотрена защита корпуса манометрических термометров от вибрации.

Некоторые приборы оснащаются системой сигнализации, оповещающей оператора о внештатных ситуациях. Шкала таких измерительных устройств также имеет несколько вариантов исполнения. Она может быть рассчитана на отклонение стрелки в обе стороны от нулевого положения или только слева направо.

Плюсы и минусы

Манометрические термометры подобно другим измерительным инструментам имеют как преимущества, так и недостатки. К достоинствам этих приборов относят:

Универсальность применения.
Простота эксплуатации и технического обслуживания.
Устойчивость к внешним разрушающим факторам.
Взрывобезопасность.
Большой выбор способов регистрации показаний.
Сравнительно низкая стоимость.

Первый из этих плюсов проявляется в возможности определять температуру объекта не только контактным, но и бесконтактным методом.

Среди недостатков этих устройств отмечаются высокая инерционность снятия показаний, а также значительная погрешность измерений. Специалисты отмечают неудобство ремонта вышедшего из строя прибора (например, замену капиллярной трубки).

В сравнении с множеством достоинств манометрических термометров минусы не выглядят слишком убедительными. Этим и объясняется большая популярность представленных изделий у эксплуатационников. Простота их установки и применения, как правило, перевешивают все перечисленные выше минусы. Благодаря указанному достоинству к монтажу и эксплуатации таких термометров могут допускаться работники с незначительным опытом.

Что понимается под классом точности термометра

Когда говорят, что манометрические термометры имеют тот или иной класс точности (погрешность) – под этим понимают его важнейшую рабочую характеристику, определяющую эффективность применения прибора.

Погрешность оценивается процентным отношением полученных при измерении показаний к их истинным значениям.

При выборе нужного прибора этот параметр принимается во внимание в первую очередь, что гарантирует определенный уровень точности измерения. У таких термометров его значения нормируются соответствующим ГОСТом. В этом документе предусматривается наличие у них шести фиксированных классов точности (от 0,4 до 2,5%).

Как поверяются манометрические термометры

Поверка изделий этого типа организуется в специальных метрологических лабораториях, оснащенных всем необходимым для проведения испытательных работ. Такая процедура предполагает применение особого эталонного термометра, с которым поверяемое изделие сравнивается в специальной камере.

Наиболее сложная задача, решаемая по ходу поверки – создание условий для равномерного распределения температуры по длине термического баллона. При метрологических обследованиях изделий значительного размера соответствующими нормативами допускается использование нестандартных методов измерений.