Для вимірювання та регулювання температури в нагрівальних печах, установках і соляних ваннах застосовують такі контрольно-вимірювальні прилади: термометри, термопари, мілівольтметри, потенціометри, пірометри, мілліскопи і т. Д.
Термометри представляють собою найпростіші прилади для вимірювання температури в рідких і газових середовищах від -50 до + 600 ° С. Найбільш поширені рідинні термометри, засновані на спостереженні видимого зміни висоти стовпчика ртуті або забарвленого спирту, що знаходяться в скляному кульці.
Термопари призначені для вимірювання температури вище 600 ° С. Термопара являє собою прилад, в якому є два різнорідних провідника, спаяних з одного кінця. У ланцюзі з двох різнорідних провідників при нагріванні виникає термодвіжущая сила (термо-е. Д. С), величина якої зростає зі збільшенням температури нагріву в місці спаю провідників. Термо-е.р.с. може змінюватися і від виду металу.
Зварюваний кінець термопари називають гарячим спаєм (робочим кінцем), а несваріваемий кінець - холодним спаєм (вільним кінцем). Результуюча термо-е. д. з. дорівнює різниці термо-е. д. з, що виникають в гарячому і холодному спаях.
Тому якщо вільний кінець термопари має постійну температуру, наприклад 18 ° С, то для будь-якого типу термопари термо-е. д. з. буде залежати від того, до якої температури нагрітий робочий кінець термопари. Отже, про температуру печей, ванн та інших пристроїв, до яких прикріплений робочий кінець термопари, судять за величиною термо-е. д. з. Ця термо-е. д. з. визначається милливольтметром 4, приєднаним до вільного кінця термопари. Термопари можна виготовляти з різних металів і сплавів.
У термопарах ПП застосовують дріт діаметром 0,5 0,6 мм, в інших - діаметром 2-3 мм.
Вільні кінці дротів (до місця постійної температури) подовжують компенсаційними проводами, виготовленими з тих же матеріалів, що і термопари.
Для хромель - алюмінієвих термопар, застосовують мідно-константанові компенсаційні дроти, що володіють невеликим опором.
Для правильного вимірювання температури в нагрівальних печах термопару встановлюють збоку від нагріваються деталей і зверху. Робочий кінець термопари повинен відстояти від стінки печі на 250-300 мм і не може бути піддано прямого впливу полум'я і електронагрівачів.
Показують мілівольтметри використовують для вимірювання термо-е.р.с, виникає в термопарі. Вони можуть бути переносними і стаціонарними.
Показує мілівольтметр складається з постійного магніту з полюсними черевиками з м'якої сталі і сердечника, на який надіта безкаркасні рама, що обертається в кільцевому зазорі. Магнітні силові лінії в цьому зазорі мають радіальний напрямок.
Струм термопари підводиться через спіральні пружини, які створюють протидіючий момент. Внутрішній кінець пружин припаяний до рамки, а зовнішній - до колектора, з'єднаному зі стрілкою. Проходячи через рамку, ток взаємодіє з магнітним потоком постійного магніту і створює магнітне поле, яке прагне повернути рамку проти дії пружин таким чином, щоб її площину була перпендикулярна до магнітних лініях постійного магніту. Чим вище температура робочого кінця термопари, тим більше термо-е.р.с. і тим на більший кут повертається рамка і прикріплена до неї стрілка. Отже, кут відхилення рамки і стрілки мілівольтметра прямо пропорційний термо-е.р.с. і обернено пропорційний сумі опорі в ланцюзі мілівольтметра.
Самописні мілівольтметри застосовують в тих випадках, коли потрібно знати не тільки температуру в даний момент, на і весь режим нагріву за тривалий період часу. Самописні мілівольтметри відрізняються від звичайних приладів, що показують тим, що їх стрілка через певні проміжки часу стосується рухається з постійною швидкістю рулонної; паперу. Між стрілкою і папером знаходиться барвна стрічка. Від періодичних ударів дужки приладу по стрілці (через кожні 2 сек.) Ми ролик залишає на папері слід від фарбувальної стрічки у вигляді ряду точок. Ці точки утворюють температурну криву. Температури, вимірювані різними термопарами, записуються різними кольорами. Пересування паперу та періодичний удар стрілки здійснюються сильним годинниковим механізмом або моторчиком.
Потенціометри застосовують для точних визначень температури (похибка вимірювання не перевищує ± 5 ° С. Сутність вимірювання температури потенціометром полягає в тому, що електрорушійна сила термопари врівноважується рівної їй по величині, але протилежної за знаком електрорушійної силою від стороннього джерела струму (сухого елемента).
В сучасних термічних цехах для контролю і автоматичного регулювання температури використовують електронні автоматичні потенціометри ЕПД.
Ці прилади, як і всі прилади, що виробляють вимір компенсаційним методом, мають багатовитковому калібрований реохорд, т. Е. Опір з манганінового дроту, виготовленої у вигляді спіралі.
У корпусі приладу розташовані підсилювач, реверсивний двигун з редуктором, реохорд, механізм установки робочого струму, синхронний двигун і інші вузли.
Температура в потенціометра ЕПД записується на дискової діаграмі діаметром 300 мм, повний оборот якої відбувається через 24 години. Діаграма знаходиться на передній частині відкидного кронштейна. Уздовж діаграми пересувається записує стрілка-перо, що показує на діаграмі криву ходу температури. Через отвір в діаграмі проходить вісь з яка б показала стрілкою, закріпленої в стрелкодержателе. Для спостереження за показаннями і записом кришка приладу має засклене вікно діаметром 330 мм.
Потенціометри ЕПД можуть працювати при температурі навколишнього повітря від 0 до + 50 ° С і відносній вологості від 30 до 80%.
Пірометри призначені для вимірювання високих температур (до 1300 ° С) на певній відстані від нагрівається об'єкта. Вони поділяються на оптичні, радіаційні, з фотоелементом і т. Д.
Оптичні пірометри засновані на порівнянні яскравості нагрітого тіла з яскравістю еталонного тіла. Наприклад, у пірометрів зі зникаючою ниткою порівнюється інтенсивність випромінювання нагрітого тіла з яскравістю нитки розжарювання лампочки приладу.
Оптичний пірометр з «зникаючою ниткою» представляє собою зорову трубу, усередині якої, є електрична лампочка, що живиться від батареї. Струм, змінюваний реостатом, вимірюється приладом, шкала якого розділена на градуси. Для вимірювання температури трубу наводять на випробуваний об'єкт, наприклад на нагрівається деталь в печі, таким чином, щоб в окулярі було видно світла пляма.
Зі збільшенням сили струму світиться нитка лампочки стає яскравішим, ніж фон, отриманий від нагрітої деталі, а зі зменшенням струму - темніше, ніж фон деталі. Регулюючи реостатом, ток в лампочці, можна зробити так, що зображення нитки на тлі стане непомітним. За відхилення стрілки пірометра визначають температуру нагрівання металу в печах.
Радіаційні пірометри, або ардометри, концентрують теплове випромінювання спостережуваного тіла на термопарі, що знаходиться всередині пирометра.
Прилад являє собою трубу, в якій знаходяться об'єктив (лінза), діафрагма, термоелемент, з'єднаний з гальванометром і поміщений в скляний балон у вигляді лампи, димчастий фільтр і окуляр.
Радіаційний пірометр наводиться на розпечене тіло, промениста енергія якого збирається лінзою, зосереджуючись на гарячому спае термопари термоелемента. Виникає при цьому термо-е. д. з. вимірюється гальванометром. Пірометр має невелику інерцією і на зміну температури в вимірюваному просторі печі або ванни реагує швидко, т. Е. Практично не відстає від неї. Зміна температури записується автоматично.
Мілліскопи застосовують для швидкого і точного вимірювання температури нагріву рухомого тіла. Найбільш широко вони використовуються для контролю і автоматичного регулювання температури при полум'яної поверхневому загартуванню і при нагріванні т.в.ч.
Мілліскоп- безінерційний прилад. Його можна порівняти з пірометром, які мають нитка розжарення. У пірометра випромінювання тіла, що нагрівається і нитки розжарювання лампочки порівнюються на око, а в мілліскопе - за допомогою фотоелемента, що перетворює світлову енергію в електричну.
Порівняння в мілліскопе проводиться таким чином. Перед фотоелементом поміщають диск з отворами, що приводиться в рух електродвигуном. Положення диска і тоелементе (сірчистий свинець) поперемінно виникали зображення тіла, що нагрівається і нитки розжарювання тарований лампи.
У разі рівного розподілу обох випромінювань фотоелемент висвітлюється однаково, отже, напруги рівні. Якщо випромінювання енергії тіла і тарований лампи не рівні, фотоелемент висвітлюється то сильніше, то слабше і в приладі виникає змінний струм, який буде відхиляти стрілку температурного циферблата або вправо або вліво, залежно від нагрівання тіла.
Головка мілліскопа при роботі наводиться на випромінюється тіло, і температура відраховується на шкалою температурного циферблата. Нульовий циферблат призначений для настройки приладу. Розташовані в схемі лампи - зелена і червона - загоряються при відхиленні від заданої температури на ± 5 ° С