Термометр сопротивления представляет собой конструкцию, в которой проволока из платины или меди намотана на специальный диэлектрический каркас, размещенный внутри герметичного защитного корпуса, удобного по форме для монтажа.
Жаропрочный корпус датчика призван защитить его от механических повреждений в процессе измерения температуры того или иного объекта.
На рисунке: 1 - чувствительный элемент из платиновой или медной проволоки, в форме спирали, расположенный на керамическом стержне; 2 - пористый керамический цилиндр; 3 - керамический порошок; 4 - защитная наружная трубка из нержавеющей стали; 5 - токопередающие выводы; 6 - наружная защитная трубка из нержавеющей стали; 7 - головка термометра со съемной крышкой; 8 - клеммы для присоединения выводного провода; 9 - провод к фиксирующему прибору; 10 - втулка с резьбой для установки в трубопровод, имеющий патрубки с внутренней резьбой.
В процессе изменения температуры, тепловые колебания кристаллической решетки металла изменяют свою амплитуду, соответственно изменяется и электрическое сопротивление датчика. Чем выше температура — тем сильнее колеблется кристаллическая решетка — тем выше оказывается текущее сопротивление.
Оптические пирометры или так называемые пирометры визуальные с «исчезающей» нитью переменного накала широко применяются для измерения яркостной температуры в видимой области спектра.
Рис. 7-3-1. Схема устройства оптического пирометра с исчезающей нитью накала. 1 — объектив; 2 — пирометрическая лампа; 3 — окуляр; 4 — диафрагма входная; 5 — диафрагма выходная; 6 — красный светофильтр; 7 — поглощающее стекло; 8 — реостат.
Измерение яркостных температур пирометрами с исчезающей нитью основано на сравнении в свете эффективной длины волны в видимой области спектра яркости исследуемого тела с яркостью нити пирометрической лампы. При этом в качестве чувствительного элемента (лучеприемника) для фиксирования наличия или отсутствия равновесия яркостей двух одновременно рассматриваемых изображений тел служит человеческий глаз, Вследствие этого измерения температуры пирометром с исчезающей нитью отличаются известной субъективностью, что следует иметь в виду при их применении.
Пирометр (рис. 7-3-1) состоит из первичного преобразователя (телескопа), измерительного прибора и источника питания. Изображение объекта, температуру которого необходимо измерить, с помощью объектива создается в фокальной плоскости телескопа, В этой же плоскости расположена вольфрамовая нить пирометрической лампы. Окуляр телескопа, предназначенный для наблюдения нити лампына фоне изображения источника излучения (объекта), может перемещаться вдоль оптической оси, что дает возможность устанавливать необходимую видимость нити лампы на фоне изображения объекта. Для постоянства и ограничения углов входа и выхода в оптической системе телескопа установлены две диафрагмы. При строго определенных значениях входного и выходного углов, размера отверстия входной диафрагмы, диаметра объектива в свету, фокусного расстояния окулярной линзы и диаметра выходного зрачка (выходной диафрагмы) телескопа, а также некоторых других размеров достигается независимость показаний оптического пирометра от изменения положения объектива относительно фокальной плоскости, а следовательно, и от изменения расстояния от источника излучения до объектива.
Между окуляром и выходной диафрагмой находится стеклянный красный светофильтр для монохроматизации пучка лучей, попадающих в глаз наблюдателя. Этот светофильтр можно вывести из поля зрения для облегчения наводки и фокусировки телескопа при небольшой яркости источника излучения, но в момент уравнивания яркости и измерения он должен быть обязательно введен в поле зрения.
Накал нити пирометрической лампы, а следовательно, и ее яркость зависят от протекающей по нити силы тока, которая регулируется с помощью реостата.
В общепромышленных оптических пирометрах в качестве измерительного прибора используется показывающий милливольтметр со шкалой, позволяющей производить отсчет яркостной температуры, выраженной в градусах Цельсия. В некоторых типах оптических пирометров в качестве показывающего прибора применяется миллиамперметр, включаемый последовательно с нитью лампы. Следует отметить, что при начале свечения нити лампы ток составляет примерно 50% тока при накале нити, соответствующем температуре верхнего предела измерения, в то время как напряжение на зажимах лампы достигает примерно 25% напряжения, соответствующего той же температуре. Поэтому измерять напряжение на зажимах лампы выгоднее, чем ток, так как в этом случае лучше используется шкала электроизмерительного прибора. В оптических пирометрах повышенной точности и образцовых в качестве измерительных приборов используются потенциометры, обеспечивающие большую точность измерения.
При фокусировке телескопа объектив перемещают вдоль оптической оси, добиваясь резкой видимости объекта и совпадения плоскости его изображения с плоскостью нити лампы. Когда телескоп фокусирован на объект, яркостная температура которого измеряется, в поле зрения на фоне изображения источника видна верхняя часть дуги нити лампы. Если при этом яркость нити будет меньше, чем яркость фона изображения источника, то нить представится черной; если фон имеет меньшую по сравнению с нитью яркость, то нить будет выглядеть как светлая дуга на более темном фоне. Меняя сопротивление реостата, можно установить такую силу тока, при которой в пределах контрастной чувствительности человеческого глаза равенство яркостей нити и фона создает эффект исчезновения нити, которая перестает быть видимой. Соответствующее этому равенству яркостей напряжение на зажимах лампы отсчитывается по включенному в цепь измерительному прибору. Для удобства применения рабочих пирометров показывающие приборы снабжаются обычно шкалой, позволяющей отсчитывать непосредственно яркостную температуру, выраженную в градусах Цельсия,