![banner lap kupon button](data:image/svg+xml,<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" viewBox="0 0 1200 301"></svg>)
Termometria Przyrządy i metody Michalski
SPIS TREŚCI
PRZEDMOWA ............................
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ.......................................... 14
1 SKALE TEMPERATURY I KLASYFIKACJA
TERMOMETRÓW ............................................................. 17
1.1 Temperatura — rys historyczny....................................... 17
1.2 Termodynamiczna Skala Temperatury (TST)............................. 19
1.3 Międzynarodowa Skala Temperatury.................................... 21
1.3.1 Wprowadzenie .................................................. 21
1.3.2 Międzynarodowa Skala Temperatury, 1990 (MST-90)................ 22
1.4 Klasyfikacja termometrów............................................ 26
Literatura ............................................................. 29
2 TERMOMETRY NIEELEKTRYCZNE .............................................. 31
2.1 Termometry cieczowe ................................................ 31
2.2 Termometry dylatacyjne.............................................. 35
2.3 Termometry bimetalowe .............................................. 37
2.4 Termometry manometryczne ........................................... 41
2.4.1 Termometry manometryczne cieczowe.............................. 41
2.4.2 Termometry manometryczne parowe................................ 44
2.4.3 Termometry gazowe.............................................. 46
2.4.4 Zestawienie własności termometrów manometrycznych.............. 46
2.5 Wskaźniki temperatury............................................... 47
Literatura ............................................................. 51
3 TERMOMETRY TERMOELEKTRYCZNE ............................................ 53
3.1 Zasada działania ................................................... 53
3.1.1 Siła termoelektryczna termoelementu............................ 53
3.1.2 Prawo trzeciego metalu......................................... 55
3.1.3 Prawo kolejnych metali......................................... 57
3.1.4 Prawo kolejnych temperatur..................................... 60
3.2 Termoelementy ...................................................... 62
3.2.1 Wiadomości ogólne ............................................. 62
3.2.2 Własności powszechnie stosowanych termoelementów............... 63
3.2.3 Wykonania spoin pomiarowych.................................... 67
3.3 Czujniki ........................................................... 71
3.3.1 Budowa czujnika................................................ 71
3.3.2 Materiały na osłony ochronne................................... 74
spis nu Sei
6
3.3.3 Rozwiązania konstrukcyjne czujników......................... 82
3.4 Termoelementy wysokotemperaturowe .............................. 89
3.5 Przewody kompensacyjne...............................,.......... 92
3.6 Temperatura odniesienia .................................................... 97
3.6.1 Obliczanie poprawek..................................................... 97
3.6.2 Stabilizacja i korekcja................................................ 99
3.7 Układy pomiarowe........................................................... 104
3.7.1 Wprowadzenie ............?.................................. 104
3.7.2 Układy wychyłowe....................................................... 104
3.7.3 Układy kompensacyjne................................................... 110
Literatura ..................................................................... 115
4 TERMOMETRY REZYSTANCYJNE........................................................ 119
4.1 Zasada działania ........................................................... 119
4.2 Rezystory termometryczne................................................... 120
4.21 Wiadomości ogólne ..................................................... 120
4.22 Właściwości poszczególnych metali...................................... 121
4.23 Wykonania rezystorów termometrycznych.................................. 122
4.3 Czujniki rezystancyjne..................................................... 126
4.4 Układy pomiarowe .......................................................... 129
4.4.1 Układy z dzielnikiem napięcia.......................................... 129
4.4.2 Układy mostkowe........................................................ 131
4.4.3 Układy ilorazowe....................................................... 136
Literatura ..................................................................... 140
5 TERMOMETRY PÓŁPRZEWODNIKOWE .................................................... 143
5.1 Wprowadzenie................................................................ 143
5.2 Termometry termistorowe.................................................... 144
5.2.1 Zasada działania ...................................................... 144
5.22 Czujniki termistorowe.................................................. 149
5.23 Korekcja i linearyzacja charakterystyk termometrycznych termistorów ... 152
5.2.4 Układy pomiarowe....................................................... 153
5.3 Termometry krzemowe rezystancyjne.......................................... 156
5.4 Termometry diodowe i tranzystorowe......................................... 158
5.4.1 Wprowadzenie .......................................................... 158
5.4.2 Termometry diodowe .................................................... 160
5.4.3 Termometry tranzystorowe............................................... 161
5.5 Termometry na układach scalonych........................................... 163
Literatura ..................................................................... 164
6 TERMOMETRY ŚWIATŁOWODOWE ....................................................... 167
6.1 Własności światłowodów ................................................... 167
62 Podział termometrów.......................................................... 169
6.3 Termometry z czujnikiem półprzewodnikowym GaAs............................. 169
6.4 Termometry termochromowe................................................... 171
6.5 Termometry fotoluminescencyjne............................................. 172
SPIS IHtSCI
A 6 Termometry z czujnikiem „ciało czarne”..............................
6.7 Termometry z czujnikiem „Eabry-Perot"...............................
6 К Termometry wykorzystujące zjawisko rozproszenia Ramana..............
6 9 Termometry wykorzystujące zmianę współczynnika załamania światłowodu
i sprzężenia optyczne.....................................1..........
6.10 Zestawienie własności i zastosowań..................................
IJteratura ..............................................................
7 TERMOMETRY RÓŻNE .......................................................
7.1 Termometry kwarcowe ................................................
7.2 Termometry ultradźwiękowe ..........................................
7.3 Termometry szumowe..................................................
7.4 Czujniki termometryczne o stałych rozłożonych.......................
Literatura .............................................................
К PIROMETRY - SYSTEMATYKA I PRAWA PROMIENIOWANIA ..........................................................
8.1 Wstęp .................•............................................
K.2 Promieniowanie temperaturowe, prawa i definicje.....................
Literatura .............................................................
9 PIROMETRY RĘCZNE........................................................
9.1 Pirometry monochromatyczne z zanikającym włóknem....................
9.1.1 Zasada działania ..............................................
9.1.2 Zastosowanie filtru czerwonego ................................
9.1.3 Równanie charakterystyki termometrycznej ......................
9.1.4 Pomiar temperatury ciał nieczarnych............................
9.1.5 Rozszerzanie zakresu pomiarowego ..............................
9.1.6 Typowe zastosowania............................................
9.2 Pirometry dwubarwowe...............................................
9.2.1 Zasada działania...............................................
9.2.2 Równanie charakterystyki termometrycznej ......................
9.2.3 Pomiar temperatury ciał nieszarych.............................
Literatura .............................................................
10 PIROMETRY SAMOCZYNNE...................................................
10.1 Układy skupiające promieniowanie.................................
10.1.1 Soczewki ..................................................
10.1.2 Zwierciadła................................................
10.1.3 Światłowody................................................
10.2 Detektory promieniowania.........................................
10.2.1 Detektory termiczne........................................
10.2.2 Detektory fotoelektryczne .................................
10.3 Pirometry radiacyjne.............................................
10.3.1 Wiadomości ogólne..........................................
10.3.2 Równanie charakterystyki termometrycznej dla ciał czarnych.
10.3.3 Pomiar temperatury ciał nieczarnych........................
SPIS IRESCI
8
10.3.4 Wpływ temperatury obudowy.................................. 247
10.3.5 Wpływ odległości pirometru od obiektu na wskazania......... 248
10.3.6 Rozszerzanie zakresu pomiarowego........................... 249
10.3.7 Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych......................... 250
10.4 Pirometry fotoelektryczne ............:........................... 253
10.4.1 Wiadomości ogólne............................................ 253
10.4.2 Równanie charakterystyki termometrycznej dla ciał czarnych... 257
10.4.3 Pomiar temperatury ciał nieczamych........................... 258
10.4.4 Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych........................... 261
10.5 Pirometry dwupasmowe................................................ 265
10.5.1 Wiadomości ogólne............................................ 265
10.5.2 Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych........................... 267
10.6 Pirometry wielopasmowe.............................................. 270
10.6.1 Wiadomości ogólne............................................ 270
10.6.2 Przykład rozwiązania przemysłowego........................... 272
Literatura............................................................. 273
11 POMIARY PIROMETRYCZNE W WARUNKACH
RZECZYWISTYCH I PODSUMOWANIE ZASTOSOWAŃ PIROMETRÓW......................................................... 275
11.1 Wprowadzenie........................................................ 275
11.2 Wpływ emisyjności ciał badanych..................................... 276
11.2.1 Obliczanie temperatury rzeczywistej Tr wg wartości temperatury wskazywanej Tw...........:............................................ 276
11.2.2 Modyfikacja warunków pomiaru................................. 277
11.3 Wpływ otoczenia..................................................... 283
11.4 Wpływ atmosfery..................................................... 288
11.5 Inne czynniki ...................................................... 291
11.6 Podsumowanie własności i zastosowań pirometrów...................... 291
Literatura............................................................. 297
12 PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW CZUJNIKÓW
TERMOMETRYCZNYCH ..................................................... 299
12.1 Wprowadzenie........................................................ 299
12.2 Metody przetwarzania sygnałów w pomiarach temperatury............... 301
12.2.1 Przetwarzanie natury sygnałów................................ 304
12.2.2 Przetwarzanie skali sygnałów ................................ 305
12.2.3 Przetwarzanie kształtu sygnałów...........:................ 307
12.3 Transmisja sygnałów pomiarowych..................................... 322
12.4 Pomiary wielokanałowe .............................................. 323
12.5 Zintegrowane przetworniki pomiarowe................................. 326
12.6 Przyrządy wskazujące i rejestrujące................................. 335
12.6.1 Przyrządy wskazujące......................................... 335
12.6.2 Przyrządy rejestrujące....................................... 340
12.7 Regulatory temperatury ............................................. 347
Literatura ........................................................... 349
SPIS IHfcSCI
9
I I SYSI EMY KOMPUTEROWE W POMIARACH
TEMPERATURY ...................................................... 351
13.1 Wprowadzenie ................................................... 351
13.2 Rozwiązania sprzętowe........................................... 353
13.2.1 Zewnętrzne komputerowe moduły pomiarowe.................... 353
13.2.2 Karty zbierania danych pomiarowych......................... 359
13.3 Oprogramowanie systemów pomiarowych............................. 366
Literatura .......................................................... 370
I I WIZUALIZACJA PÓL TEMPERATURY POWIERZCHNI
( IAL STAŁYCH ....................................................... 373
14 1 Wprowadzenie ................................................... 373
14.2 Termograficzne układy płaszczyznowe............................. 373
14.3 Termograficzne układy skaningowe liniowe........................ 378
Literatura .......................................................... 381
I 5 I 1YNAMICZNE POMIARY TEMPERATURY..................................... 383
15.1 Wiadomości ogólne............................................... 383
15.1.1 Błędy dynamiczne ......................................... 384
15.1.2 Własności dynamiczne czujnika............................. 386
15.2 Czujnik idealny ................................................ 389
15.2.1 Transmitancja czujnika..................................... 390
15.2.2 Pomiar temperatury zmiennej w czasie....................... 392
15.3 Czujniki rzeczywiste............................................ 397
15.3.1 Konstrukcja czujnika....................................... 397
15.3.2 Zmienność współczynnika przejmowania ciepła................ 399
15.3.3 Transmitancja zastępcza czujnika........................... 401
15.3.4 Obliczeniowe wyznaczanie własności dynamicznych czujników. 401
15 4 Doświadczalne wyznaczanie własności dynamicznych czujników...... 407
15.4.1. Podział metod i ich zastosowania.......................... 407
15.4.2 Wymuszenie zewnętrzne przy konwekcyjnej wymianie ciepła... 408
15.4.3 Wymuszenie zewnętrzne przy promienistej wymianie ciepła... 419
15.4.4 Wymuszenie wewnętrzne „in situ”........................... 422
15.5 Własności dynamiczne wybranych czujników........................ 425
15.6 Korekcja błędów dynamicznych.................................... 436
15.6.1 Zasady korekcji............................................ 436
15.6.2 Korekcja analogowa......................................... 439
15.6.3 Korekcja cyfrowa........................................... 442
Literatura ........................................................ 447
16 POMIARY TEMPERATURY CIAŁ STAŁYCH METODAMI
S ŁYKOWYMI ......................................................... 455
16.1 Wprowadzenie ................................................... 455
16.2 Podstawy teoretyczne metody stykowej............................ 455
16.2.1 Zakłócające pole temperatury w ciele badanym............... 457
16.2.2 Strumień cieplny wnikający do czujnika..................... 461
16.2.3 Wyznaczanie błędów metody i sposoby ich zmniejszania...... 465
SPIS IKtSCI
16.2.4 Wpływ własności ciała badanego na błędy...................
16.3 Czujniki do pomiaru temperatury powierzchni....................
16.3.1 Czujniki przylgowe .......................................
16.3.2 Czujniki mocowane na stałe................................
16.3.3 Zestawienie porównawcze...................................
16.4 Metoda „prawie bezstykowa” pomiaru temperatury powierzchni.....
16.5 Metoda ekstrapolacyjna pomiaru temperatury powierzchni.........
16.6 Pomiary temperatury wnętrza ciał stałych.......................
Literatura ..........................................................
17 POMIARY TEMPERATURY GAZÓW I CIECZY..................................
17.1 Gaz przepływający z małą prędkością.......................:_____
17.1.1 Pomiary stykowe...........................................
17.1.2 Metody zmniejszania błędów pomiaru przy pomiarze stykowym.
17.1.3 Pomiary pirometryczne pośrednie...........................
17.1.4 Pomiary pirometryczne bezpośrednie........................
17.2 Gaz przepływający z dużą prędkością.f..........................
17.3 Pomiary temperatury spokojnego powietrza.......................
17.4 Pomiary temperatury cieczy.....................................
17.5 Pomiary bardzo wysokich temperatur gazów i plazmy termometrem próbkującym ..........................................................
Literatura ..........................................................
18 POMIARY TEMPERATURY CIAŁ PRZEZROCZYSTYCH ...
18.1 Pomiary bezstykowe ............................................
18.2 Pomiary stykowe................................................
Literatura ..........................................................
19 POMIARY TEMPERATURY CIAŁ W RUCHU....................................
19.1 Wprowadzenie ...................................................
19.2 Metody pirometryczne.....................................—
19.3 Układy ślizgowe................................................
19.4 Układy indukcyjne..............................................
19.5 Układy bezprzewodowe — radiowe.................................
19.6 Czujniki cierne i „prawie bezstykowe”..........................
19.7 Inne metody ...................................................
Literatura ..........................................................
20 POMIARY TEMPERATURY W URZĄDZENIACH
PRZEMYSŁOWYCH .......................................................
20.1 Wprowadzenie ..................................................
20.2 Piece komorowe ................................................
20.2.1 Wstęp ....................................................
20.2.2 Temperatura wnętrza pieca.................................
20.2.3 Pomiary temperatury wsadu.................................
20.2.4 Pomiary temperatury dla celów regulacji...................
20.3 Urządzenia grzejne przelotowe..................................
20.4 Piece solne elektrodowe........................................
SKIS IKtSCI
11
10
472
473 473 478 480
483
484 486 489
491
491
491
495
502
503
504
507
508
509 512
515
515
520
520
521 521 521 523
525
526 528 531 533
ЛИ W»nny szklarskie ...................................... ............. 54
10 6 Wsady nagrzewano indukcyjnie....................................... 54
10 Z Wsady nagrzewano dielektrycznie.................................... 54
ЮН Pomiary temperatury stopionych metali.................................... 54
10 9 Pomiary temperatury w warunkach zagrożenia wybuchem............... 54
I,liniatura ................................................................ 55
•I POMIARY TEMPERATURY W MEDYCYNIE............................ 55
11 I Wprowadzenie ......................................................... 55
II 1 Pomiary temperatury dla celów diagnostyki.......................... 55
.'I 1 Pomiary temperatury w terapii i diagnostyce polami elektromagnetycznymi
wielkiej częstotliwości............................................ 55
I liniatura .......................................................... 55
" WZORCOWANIE I SPRAWDZANIE TERMOMETRÓW..................................... 5t
II I Wprowadzenie ......................................................... 51
III Definicyjne punkty stałe.............................................. 5i
22.2.1 Wiadomości ogólne................................................ 5i
22.2.2 Konstrukcje definicyjnych punktów stałych........................ 5i
11 I Przyrządy interpolacyjne................................................ 5
22.3.1 Wzorcowe czujniki rezystancyjne .................................. 5
22.3.2 Wzorcowe pirometry i lampy................................... 5
22.4 Przyrządy —wzorce kontrolne............................................ 5
22 5 Sprawdzanie przyrządów użytkowych....................... .......... 5
22.5.1 Wprowadzenie...................................................... 5
22.5.2 Sprawdzanie termometrów rozszerzalnościowych...................... 5
22.5.3 Sprawdzanie czujników rezystancyjnych............................. 5
22.5.4 Sprawdzanie czujników termoelektrycznych.......................... 5
22.5.5 Sprawdzanie pirometrów monochromatycznych z zanikającym
535
535
535
535
536 538 538 540 543
włóknem.........................................................
22.5.6 Sprawdzanie pirometrów radiacyjnych, fotoelektrycznych, dwubar-wowych i dwupasmowych ................................................
22.6 Urządzenia pomocnicze...............................................
22.6.1 Stałe punkty termometryczne....................................
22.6.2 Termostaty cieczowe i fluidyzacyjne...........................
22.6.3 Piece.........................................................
22.6.4 Ciała czarne..................................................
22.7 Kalibratory ........................................................
Literatura ...............................................................
ГАВ1.1СЕ POMOCNICZE
I Przeliczenie stopni Fahrenheita na stopnie Celsjusza......................
II Charakterystyka tcrmometryczna termoelementu S(Pt Rh 10-Pt)...............
III Charakterystyka termometryczna termoelementu R (PtRh 13-Pt)...............
SPIS TREŚCI
12
IV Charakterystyka termometryczna termoelementu В (PtRh 30-PtRh 6).......... 613
V Charakterystyka termometryczna termoelementu J (Fe-CuNi)................. 614
VI Charakterystyka termometryczna termoelementu T (Cu-CuNi)............... 615
VII Charakterystyka termometryczna termoelementu E (NiCr-CuNi)............... 616
VIII Charakterystyka termometryczna termoelementu К (NiCr-NiAl)............... 617
IX Charakterystyka termometryczna termoelementu N (NiCr Si-NiSi)............ 618
X Klasy tolerancji termoelementów przy temperaturze odniesienia 0 °C....... 619
XI Wielomiany do obliczania funkcji odwrotnych t9Q — f (E) znormalizowanych
termoelementów dla zastosowań komputerowych.............................. 621
XII Charakterystyki termometryczne termoelementów nieznormalizowanych...... 626
XIII Właściwości przewodów stosowanych na termoelementy..................... 627
XIV Typowe rodzaje lutów do wykonywania spoin termoelementów............... 629
XV Oznaczenia barwne przewodów kompensacyjnych............................ 630
XVI Charakterystyka termometryczna przemysłowych rezystorów Pt 100 fi
i jej tolerancje......................................................... 632
XVII Charakterystyka termometryczna przemysłowych rezystorów Ni 100 fi
i jej tolerancje......................................................... 634
XVIII Charakterystyka termometryczna przemysłowych rezystorów Cu 100 fi
i jej tolerancje......................................................... 635
XIX Emisyjności metali wyznaczone w kierunku normalnym do powierzchni. Wartości
orientacyjne ............................................................ 636
XX Emisyjności całkowite e różnych materiałów wyznaczone w kierunku normalnym
do powierzchni. Wartości orientacyjne...................................... 637
XXI Wybrane stałe punkty termometryczne...................................... 638
WYKAZ PRODUCENTÓW I DOSTAWCÓW URZĄDZEŃ DO POMIARU TEMPERATURY......................................................... 639
SKOROWIDZ ................................................................. 643
ZAPRASZAM