Температура – статистическая величина, которая характеризует тепловое состояние тела пропорционально кинетической энергии его молекул. Обращаем внимание, что системной единицей измерения является кельвин, а не общепринятый градус Цельсия. Это связано с тем, что за нуль по шкале Кельвина принят абсолютный нуль, так что любая температура по умолчанию будет положительной.
Еще один важный момент заключается в том, что температуру невозможно определить непосредственно, как линейные размеры тела. Параметр измеряется по косвенным признакам – изменению физических свойств. Эти свойства тела называются термометрическим. Измерить температуру – значит преобразовать сигнал измерительной информации в какое-то из термометрических свойств.
В промышленности применяются несколько методов для определения температуры, основанные на изменении физических свойств тел и сред:
- Тепловое расширение жидкой или газообразной среды, твердого тела при повышении температуры.
- Изменение давления внутри замкнутого объема – манометрический принцип.
- Изменение электрического сопротивления под воздействием температуры: методика применяется в терморезисторах.
- Термоэлектрический эффект.
- Электромагнитное излучение нагретого тела.
Общая классификация приборов
Принципом для разделения измерительных устройств стали физические свойства тел, которые используются для измерения температуры. В зависимости от этого выделяют несколько групп приборов:
- Термометры расширения. Эти устройства позволяют фиксировать температуру в широком диапазоне величин: от -190 до +500 градусов. Принцип действия основан на свойстве тел, жидкой или газовой среды расширяться при повышении температуры. Термометры расширения дополнительно делятся на жидкостные стеклянные и механические.
- Манометрические термометры. Имеют примерно такой же диапазон измерений, а принцип определения температуры основан на изменении давления среды. При нагревании жидкой, газовой или парообразной среды в замкнутом контуре изменяется ее объем, а значит – и давление на стенки контура.
- Электрические термометры сопротивления. Позволяют измерить температуру в диапазоне от -200 до +650 градусов. Приборы измеряют электрическое сопротивление среды, которое меняется при нагревании или охлаждении.
- Термопары. Измеряют только положительные температуры в диапазоне до +1800 градусов. Принцип действия основан на свойстве металлов или их сплавов возбуждать электродвижущую силу, величина которой пропорциональна изменениям температуры.
- Пирометр – устройство для бесконтактного измерения температуры рабочей среды. Прибор определяет характеристики излучаемой телами энергии, которые меняются при нагревании или охлаждении.
Сфера применения датчиков измерения температуры
Для большинства технологических и производственных процессов температура – ключевой фактор, контроль над которой позволяет добиться максимального качества продукции. Измерение термометрических характеристик рабочей среды позволяет избежать аварийных ситуаций, выхода из строя оборудования, остановки производства. Вот только несколько примеров повсеместного использования приборов для измерения температуры в промышленности:
- Современное автомобильное производство подразумевает выполнение большого количества операций по дополнительной обработке материалов с различными свойствами. Многие производители предлагают отдельную линейку измерительного оборудования для автомобильной промышленности, позволяющего контролировать и оптимизировать рабочий процесс за счет внедрения инфракрасных термометров и тепловизоров.
- Температурные датчики широко востребованы в полимерной промышленности, производстве и переработке пластмасс. Литье под давление или термоформование полимерных пленок требует непрерывного измерения температуры производственного процесса бесконтактным способом. Правильно подобранное оборудование позволяет добиться максимального качества и минимизировать процент брака.
- Контроль над температурой необходим в производстве и обработке металлов. Измерения выполняются бесконтактным способом, особенно, когда речь идет о контроле рабочих параметров металла на прокатном стане, при объемной штамповке или закалке путем индукционного нагрева заготовок. Внедрение высокоточных приборов измерения температуры поможет изготавливать качественные изделия, снизить производственные издержки и оптимизировать технологический процесс.
- Лазерная сварка и резка требует непрерывного контроля над температурой, причем для каждого материала допустимые параметры сильно различаются. В этой сфере востребованы инфракрасные датчики, которые бесконтактно замеряют температуру на стыках или в местах резки, регулируя ее для достижения максимальной производительности.
- Профилактический ремонт оборудования – залог качественного и бесперебойного производства. При техобслуживании механического или электрического оборудования, эксплуатации систем кондиционирования воздуха важно использовать качественные инфракрасные термометры и тепловизоры. Высокоточные устройства позволяют заранее распознать дефекты или слабые места производственной цепочки – участки перегрева и недогрева. Тем самым снижается риск серьезной неисправности и уменьшаются затраты на техобслуживание и ремонт.
