Le principe de divers thermomètres
Thermomètre est un terme général désignant les instruments de mesure de la température, qui peuvent juger et mesurer avec précision la température. Le phénomène de dilatation et de contraction des solides, des liquides et des gaz sous l'influence de la température est utilisé comme base de conception. Nous avons le choix entre des thermomètres à kérosène, des thermomètres à alcool, des thermomètres à mercure, des thermomètres à gaz, des thermomètres à résistance, des thermomètres à thermocouple1, des thermomètres à rayonnement, des thermomètres optiques, des thermomètres bimétalliques, etc., mais nous devons faire attention à la bonne méthode d'utilisation. Afin de comprendre les caractéristiques pertinentes du thermomètre et de mieux l'utiliser, ce livre a été spécialement écrit.
1. Thermomètres à gaz : L'hydrogène ou l'hélium sont souvent utilisés comme matériaux de mesure de la température. Parce que la température de liquéfaction de l'hydrogène et de l'hélium est très basse, proche de zéro, sa plage de mesure de température est très large. Ce thermomètre est très haut et est principalement utilisé pour des mesures de précision.
2. Thermomètre à résistance: Il est divisé en thermomètre à résistance métallique et thermomètre à résistance à semi-conducteur, qui sont fabriqués en fonction des caractéristiques de la valeur de résistance changeant avec la température. Les thermomètres métalliques utilisent principalement des métaux purs tels que le platine, l'or, le cuivre, le nickel et le fer rhodié, les alliages de bronze phosphoreux; les thermomètres à semi-conducteurs utilisent principalement du carbone, du germanium, etc. Les thermomètres à résistance sont faciles à utiliser, fiables et largement utilisés. Sa plage de mesure est d'environ -260 degré à 600 degrés.
3. Thermomètre à thermocouple : C'est un instrument de mesure de la température largement utilisé dans l'industrie. Fabriqué en utilisant le phénomène thermoélectrique. Deux fils différents sont soudés ensemble pour former l'extrémité de travail, et les deux autres extrémités sont connectées à l'instrument de mesure pour former le circuit. Régler le côté travail sur la température à mesurer. Lorsque la température de l'extrémité de travail et de l'extrémité libre est différente, une force électromotrice se produit, de sorte qu'un courant circule dans la boucle. En mesurant l'électricité, la température à un endroit connu peut être utilisée pour déterminer la température à un autre endroit. Ce thermomètre est principalement composé de constantan de cuivre, de constantan de fer, de constantan de nickel, de cuivre de cobalt d'or, de platine rhodium, etc. Il convient à deux substances avec une grande différence de température et est principalement utilisé pour la mesure de haute température et de faible turbidité. Certains thermocouples peuvent mesurer des températures élevées jusqu'à 3000 degrés, et certains peuvent mesurer des températures basses proches de zéro.
4. Thermomètre bimétallique : désigne le thermomètre spécialement utilisé pour mesurer la température au-dessus de 500 degrés, y compris le thermomètre optique, le thermomètre colorimétrique et le thermomètre à rayonnement. Le principe et la structure du thermomètre bimétallique sont relativement compliqués, et ne seront pas repris ici. Il a une plage de mesure de 500 degrés à 3000 degrés ou plus et ne convient pas pour mesurer les basses températures.
5. Thermomètre à aiguille : Il s'agit d'un thermomètre en forme de tableau de bord, également appelé calorimètre, qui sert à mesurer la température ambiante et qui est fabriqué selon le principe de la dilatation et de la contraction thermiques du métal. Il utilise une feuille bimétallique comme élément de détection de température pour contrôler le pointeur. Les bimétalliques sont généralement rivetés avec du cuivre et du fer, avec du cuivre à gauche et du fer à droite. Étant donné que la dilatation et la contraction thermiques du cuivre sont plus évidentes que celles du fer, lorsque la température augmente, la feuille de cuivre tire la feuille de fer pour la plier vers la droite et le pointeur dévie vers la droite (indiquant une température élevée). Bimétal; vice versa. , la température devient plus basse, et l'aiguille est déviée vers la gauche (indiquant basse température) entraînée par la feuille bimétallique.
6. Thermomètre à tube de verre : Le thermomètre à tube de verre utilise le principe de la dilatation et de la contraction thermiques pour mesurer la température. Étant donné que le coefficient de dilatation du milieu de mesure de la température est différent du point d'ébullition et du point de congélation, nos thermomètres à tube de verre courants comprennent principalement : un thermomètre à kérosène, un thermomètre à mercure et un thermomètre à eau à stylo rouge. Les avantages sont une structure simple, une utilisation pratique, une précision de mesure élevée et un prix bas. L'inconvénient est que les limites supérieures et inférieures et la précision de la mesure sont limitées par la qualité du verre et les propriétés du milieu de mesure de la température. Il ne peut pas être téléporté et est fragile.
7. Thermomètre à pression : Le thermomètre à pression utilise un liquide, un gaz ou de la vapeur saturée dans un récipient fermé pour générer une expansion de volume ou un changement de pression comme signal de mesure après avoir été chauffé. Sa structure de base se compose de trois parties : bulbe de température, tube capillaire et tableau indicateur. C'était l'une des premières méthodes de contrôle de la température utilisées dans le processus de production. Les systèmes de mesure de température de pression sont encore une méthode de mesure très largement utilisée pour l'indication et le contrôle de la température sur site. Les avantages des thermomètres à pression sont : structure simple, haute résistance mécanique, pas peur des vibrations. Peu coûteux et ne nécessite aucune énergie externe. Les inconvénients sont : la plage de mesure de la température est limitée, généralement -80~400 degrés ; la perte de chaleur est importante et le temps de réponse est lent ; le système d'étanchéité de l'instrument (ampoule thermique, capillaire, tube à ressort) est endommagé, l'entretien est difficile et doit être remplacé ; la précision de la mesure est affectée par la température ambiante, la position d'installation de l'ampoule a une grande influence et la précision est relativement faible; la distance de transmission du capillaire est limitée. La plage de fonctionnement normale du thermomètre à pression doit être de 1/2--3/4 de la plage, et l'instrument d'affichage et le bulbe de température doivent être en position horizontale autant que possible. Les boulons de montage de la boule de température utilisés lors de l'installation entraîneront une perte de température, entraînant une température inexacte. Le traitement d'isolation thermique doit être effectué lors de l'installation et l'ampoule chaude doit fonctionner dans un environnement sans vibrations autant que possible.
8. Thermomètre rotatif : Le thermomètre rotatif est composé de feuilles bimétalliques enroulées. Une extrémité du bilame est fixe et l'autre extrémité est connectée au pointeur. En raison des différents degrés d'expansion des deux pièces de métal, la pièce bimétallique s'enroule différemment à différentes températures et les aiguilles pointent vers des positions différentes sur le cadran. La température peut être connue à partir de la lecture sur le cadran.
9. Thermomètre à semi-conducteur : Le produit chimique de changement de résistance du semi-conducteur est différent de celui du métal. Lorsque la température augmente, leur résistance diminue et varie plus largement. Par conséquent, un petit changement de température peut également entraîner un changement significatif de la résistance. Les thermomètres sont fabriqués avec une grande précision et sont souvent appelés capteurs de température.
10. Thermomètre à thermocouple : Un thermomètre à thermocouple se compose de deux métaux différents connectés à un voltmètre sensible. Les contacts métalliques produisent différentes différences de potentiel à travers le métal à différentes températures. La différence de potentiel est faible, il faut donc un voltmètre sensible pour la mesurer. La température peut être connue à partir de la lecture du voltmètre.
11. Pyromètre optique : Si la température d'un objet est suffisamment élevée pour émettre beaucoup de lumière visible, sa température peut être déterminée en mesurant la quantité de rayonnement thermique. Ce thermomètre est un thermomètre léger. Ce thermomètre se compose principalement d'un télescope avec un filtre rouge et d'un ensemble de circuits avec une petite ampoule, un galvanomètre et une résistance variable. Avant utilisation, établir le rapport entre la température correspondant à la luminosité différente du filament et la lecture de l'ampèremètre. Lors de l'utilisation, dirigez le télescope vers l'objet à mesurer et ajustez la résistance de sorte que la luminosité de l'ampoule soit la même que la luminosité de l'objet à mesurer. À ce moment, la température de l'objet mesuré peut être lue à partir du galvanomètre.
12. Thermomètre à cristaux liquides : Les cristaux liquides de formules différentes ont des températures de transition de phase différentes. Lorsqu'ils subissent un changement de phase, leurs propriétés optiques changent également, ce qui donne aux cristaux liquides un aspect décoloré. Si un morceau de papier est enduit de cristaux liquides avec différentes températures de transition de phase, la température peut être connue à partir du changement de couleur du cristal liquide. L'avantage de ce thermomètre est qu'il est facile à lire, mais l'inconvénient est qu'il ne suffit pas. Souvent utilisé dans les aquariums de poissons d'ornement pour montrer.
