Проблемы при измерении низких и сверхнизких температур

1. Обеспечение теплового контакта измеряемого образца и термометра (пайка, тепловые мосты – например, из меди или серебра, однако, при сверхнизких температурах они становятся сверхпроводниками, и нужно подбирать материалы - несверхпроводники). Если требуется хороший тепловой контакт и электроизоляция, то используется очень тонкие изоляционные материалы до 25 мкм (папиросная бумага).
2. Теплоемкость при низких температурах очень мала. Небольшое количество тепла может вызвать большое повышение температуры системы – это методическая погрешность.

Термометры стеклянные жидкостные.

Преобразователи стеклянных термометров, применяемых в холодильной технике, служат для лабораторных и технических измерений в области температур от -90 до +200 °С. Действие этих преобразователей основано на объемном расширении жидкости при постоянном давлении. Выходной величиной является изменение длины столбика жидкости.

В холодильной технике обычно ртуть (-30… +200°С), спирт (-50…+50°С) и толуол (-80… +60°С).

Точность (цену деления) можно увеличить, уменьшением диаметра капилляра и увеличением начального объема жидкости (количества).

По технологическим и эксплуатационным соображениям величина объема жидкости обычно не превышает 2,5 см³, а диаметр канала капилляра изготовляют не менее 0,1 мм. Т.е. точность ограничена.

Для точных измерений (порядка 0,01 °С) предназначены преобразователи с малой разностью нижнего и верхнего предела измерений (4°С в области измерений 0—60 °С). Схема такого преобразователя представлена на рисунке б). Наряду с резервуаром Р на капилляре предусмотрены дополнительное расширение Рд и ограничительное расширение Рo. Рабочий диапазон температур —соответствует участку капилляра между Рд и Ро. Кроме того, имеется участок от Р до Рд, который используют для контроля, например, при 0 °С. Размеры резервуара, расширений Рд и Рo и объем жидкости выбирают такими, чтобы рабочий диапазон температур укладывался на длине капилляра, при более низких температурах жидкость располагалась в Р и Рд, при более высоких температурах, кроме того, и в Рo.

Для особо точных измерений (порядка 0,001—0,01 °С) небольших изменений температуры используют метастатический преобразователь (термометр Бекмана), схема которого показана на рис. в). Преобразователь имеет основной Р и дополнительный Рд резервуары с жидкостью. Рабочий объем жидкости в резервуаре Р определяет диапазон измерений на длине L капилляра К. При необходимости изменения диапазона жидкость из резервуара Рд переливают в резервуар Р (диапазон смещается в область более низких температур) или, наоборот, из резервуара Р в резервуар Рд (смещение в область более высоких температур). В связи с тем что объем жидкости в рабочем резервуаре меняется, основная шкала по капилляру К носит условный характер и при измерениях хотя бы одна из точек шкалы должна быть привязана к температуре с помощью другого прибора. Эту привязку осуществляют по дополнительной шкале на капилляре Кд.

Важно учитывать, что коэффициент расширения стекла также влияет на показания. Используют коэффициент видимого расширения, равный разности истинных коэффициентов теплового расширения жидкости и стекла.

+ Простота обращения

+ Низкая стоимость

+ Достаточно высокая точность

- Хрупкость, легко сломать

- Большие габариты (длинные, что часто неудобно)

- Если ртутные, то ртуть – токсичное вещество

- Плохо поддаются автоматизации (существуют электроконтактные жидкостные термометры, но применимы только для простейшей регулировки)

- Инерционность

…

Дата добавления: 2014-05-01; просмотров: 315; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!