Международная температурная шкала 1990 (ITS-90, МТШ-90)

Различия, существующие между шкалами МТШ-90 и МПТШ-68, прак­тически несущественны при промышленных измерениях. Шкала установлена корректировкой некоторых величин температуры для ряда реперных точек. Общая неопределенность температурной шкалы составляет ± 2 мК от 1 К до 273 К, возрастает до ± 7 мК при 900 К. Единица шкалы - Кельвин. Один Кельвин равен 1/273.16 термодинамической температуры тройной точки воды.

Температура Цельсия вычисляется как

t(C) = T(K) − 273.15

Интерполяция между реперными точками, приведенными в табл. 18.1, осуществляется

1. От 0.65 К до 5.0 К с помощью зависимости давления пара над кипя­щими ³He и ⁴He от температуры.

2. От 3.0 К до 24.5561 К (тройная точка неона) используется газовый термометр постоянного объема с ³He или ⁴He.

3. От 13.8033 К (тройная точка равновесного водорода) до 961.78 С (точка затвердевания серебра) используется платиновый термометр сопро­тивления, откалиброванный в реперных точках. Температура определяется по приведенному отношению сопротивлений

(18.3)

где R(273.16K) -сопротивление термометра в тройной точке воды.

Термометр должен быть изготовлен из чистой, свободной от напряже­ний, отожженной платины. В каждом из 11 температурных интервалах со­противление термометра, температура определяется из W_r(T) по соответст­вующему полиному и отклонению W(T)−W_r(T). Отклонения определяются в реперных точках при калибровке термометра.

3а. В температурном интервале от 13.8033К до 273.16К термометр ка­либруется в тройных точках равновесного водорода (13.8033К), неона (24.5561К), кислорода (54.3584К), аргона (83.8058К), ртути (234.3156К) и воды (273.16К) и двух дополнительных температурах, близких к 17.0 К и 20.3К, используя газовый термометр.

3б. В интервале от 0 С до 961.78 С термометр калибруется в тройной точке воды (0.01 С), в точках затвердевания олова (231.928 С), цинка (419.527 С), алюминия (660.323 С) и серебра (961.78 С).

4. Выше 961.78 С используется закон Планка. Температура определя­ется по уравнению

, (18.4)

где T(x) - относится к точкам затвердевания серебра, золота или меди, - спектральная доля излучения черного тела на длине волны , c₂ = 0.014338 мK.

Классификация термометров

Температуру измеряют с помощью устройств, использующих различ­ные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел. Сущест­вуют десятки различных устройств, применяемых в промышленности, при научных исследованиях и для специальных целей. В табл. 18.1 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и практические пределы их применения.

Измерения температуры в лабораторной и производственной практике в области низких температур осуществляется различными приборами, в ко­торых наряду с принципами, общими для термометрии, используются и не­которые специфические явления, имеющие место при низких температурах. Мы рассмотрим лишь технику термометрии общего назна­чения: газовые и конденсационные термометры, термометры сопротивления и термопары.

Термометры обычно классифицируются по различным принципам. Варианты их классификации принципу действия и температурным диапазонам их использования показаны на рис. 18.15-18.17.

Таблица 18.1

Термометры и температурные интервалы их использования.

Рис. 18.15. Неэлектрические датчики температуры

Рис. 18.16. Электрические датчики температуры

Итак, термометром называют устройство (прибор), служащее для изме­рения температуры путем преобразования ее в показания или сигнал, являю­щийся известной функцией температуры.

Чувствительным элементом термометра называют часть термометра, преобразующую тепловую энергию в другой вид энергии для получения ин­формации о температуре. Различают термометры контактные и бесконтакт­ные. Чувствительный элемент контактного термометра входит в непосредст­венное соприкосновение с измеряемой средой.

Рис. 18.17. Классификация датчиков по диапазонам измерений