Жидкостные стеклянные термометры

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависимости от температуры. По своей конструкции эти термометры подразделяются на палочные и с вложенной шкалой.

Палочные стеклянные термометры (рисунок 1.5а) выполняются в виде толстенного капилляра 1 с припаянным к нему резервуаром 2. Шкала термометра 3 наносится на наружной поверхности капилляра.

Стеклянные термометры с вложенной шкалой (рисунок 1.5б) состоят из стеклянного резервуара 2 с припаянным к нему капилляром 1, пластины 3 с нанесенной на нее шкалой и оболочки 4, которая припаивается к резервуару.

Измеряемая температура среды, в которую помещается резервуар термометра, определяется по изменению объема термометрической жидкости, т.е. по уровню жидкости в капилляре. В связи с тем, что одновременно с расширением термометрической жидкости происходит также расширение резервуара и капилляра, видимое расширение жидкости оказывается несколько меньше действительного. Это явление иллюстрируется сравнением приведенных в таблице 1.2 значений действительных и видимых (с учетом расширения стекла) температурных коэффициентов объемного расширения наиболее распространенных термометрических жидкостей.

Рисунок 1.5 – Жидкостные стеклянные термометры

а), в) - палочные; б), г), д) - с вложенной шкалой

Среди жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные. Нижний предел ртутных термометров –35 ⁰С определяется температурой затвердевания ртути. Верхний предел измерения +600 ⁰С определяется прочностными характеристиками стекла.

В связи с тем, что температура кипения ртути при атмосферном давлении значительно меньше верхнего предела применения ртутных

термометров, объем капилляра над ртутью заполняется инертным газом с давлением выше 3 МПа.

Для использования в системах автоматического регулирования и сигнализации выпускаются ртутные электроконтактные термометры, в которых при достижении заданной температуры ртуть замыкает электрическую цепь между введенными в капилляр электродами (термометр таким образом выполняет роль температурного реле). Электроконтактные термометры могут быть с постоянно впаянными электродами (рисунок 1.5 в – термометр ТК4) или с подвижным электродом-задатчиком (рисунок 1.5 г – термометр ТЭК; 1.5 д – термометр ТПК). В первом случае заданная температура для данного термометра изменяться не может, а во втором может быть установлена на любом значении в пределах шкалы.

Таблица 1.2 - Характеристики термометрических жидкостей

Жидкость	Температура, ⁰С	Пределы применения, ⁰С	Температурный коэффициент объемного расширения, 10⁵ К^-1
затвердевания	кипения	нижний	верхний	действит.	видимый
Ртуть Толуол Этиловый спирт Пентан	-38,9 -97,2 -114,5 -200	356,6 109,8 78,0	-35 -90 -80 -200

Наибольший интерес из них представляет термометр с подвижным контактом типа ТПК. Это термометр с вложенной шкалой, в капилляр 1 которого введен подвижный контакт из вольфрамовой проволочки 5. Проволочка верхним концом закреплена на гайке овального профиля 6, которая может перемещаться по винту 7 вверх и вниз. Для перемещения гайки с проволочкой и установления заданной температуры необходимо вращать винт 7. Воздействие на винт производится бесконтактным способом посредством вращения магнита 8, установленного в верхней части корпуса прибора. При этом магнитное поле вращающегося магнита вовлекает во вращение ферромагнитную головку винта 9, и винт поворачивается. В нижнюю часть капилляра впаян второй электрод 10. При достижении заданной температуры ртуть доходит до нижнего конца проволочки 5 и замыкает электрическую цепь между проволочкой и электродом 10. Контакты для подключения термометра к схеме расположены в головке прибора. Прибор снабжен двумя шкалами. Нижняя 11 служит для измерения температуры, а верхняя шкала 12 – для установки заданного значения: указателем задания служит положение гайки 6.