Bài giảng Thiết bị đo nhiệt độ

Nguyên lí hoạt động cơ bản của thiết bị đo nhiệt độ * Một số kiểu nhiệt kế thuỷ ngân được dùng rộng rãi trong khí tượng 1.. Nhiệt kế2 Nhiệt kế tối cao Nguyên tắc hoạt động Khi nhiệt độ

Bài 2

THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ

Giới thiệu

I Nhiệt độ và các thang đo nhiệt độ

III Những nguyên lý cơ bản về hoạt động của các thiết bị đo nhiệt độ

V Nhiệt ký

II Sự trao đổi nhiệt giữa nhiệt kế và môi trường

IV Nhiệt kế

I Nhiệt độ và các thang đo nhiệt độ

Khái niệm:

Nhiệt độ là trạng thái nhiệt của vật chất (tính chất vật lý )

Giá trị của thông số này phụ thuộc vào động năng chuyển động trung

bình của các phần tử cấu tạo nên vật chất đó

Ta có thể đo được nhiệt độ thông qua sự truyền nhiệt giữa các vật chất.

Nhiệt kế và các loại thang đo nhiệt độ

• Nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ không khí được Galile chế tạo ra từ năm 1584.

• Năm 1721, Fahreinheit đã thiết kế nhiệt kế thuỷ ngân để đo đạc khí tượng

• Năm 1742 Celsius đã thiết lập thang đo bách phân với 100 độ là nước đá

đông và 0 độ là nước sôi ở đktc

• Năm 1744 nhà khoa học Carolus Linnaeus đảo ngược hệ thống đó và lấy 0

độ là nước đá đông và 100 là nước sôi

• Thang nhiệt độ Kelvin được lấy theo tên của nhà vật lý, kỹ sư người Ireland William Thomson, nam tước Kelvin thứ nhất

I Nhiệt độ và các thang đo nhiệt độ

• Công thức chuyển đổi thang đo nhiệt độ

I Nhiệt độ và các thang đo nhiệt độ

- Đo nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước và nhiệt độ đất

+ Nhiệt độ không khí bề mặt là nhiệt độ trong lều khí tượng có độ cao từ

III Nguyên lí hoạt động cơ bản

của thiết bị đo nhiệt độ

* Một số kiểu nhiệt kế thuỷ ngân được dùng rộng rãi trong khí tượng

1 Nhiệt kế có vỏ làm bằng thuỷ tinh

Dài 390 - 430mm,

Đường kính thân bên ngoài 15 - 17mm,

Thang độ chia tới là 0,20C

Phổ đo từ -30 đến 600C

2 Nhiệt kế tối cao có vỏ làm bằng thuỷ tinh

3 Nhiệt kế của ẩm kế

4 Nhiệt kế đo nhiệt độ đất

5 Nhiệt kế thuỷ ngân có vỏ làm bằng kim loại

- Một thang đo thường được chia theo 0,50C/vạch

Thang đo có thể chia ngay trên ống vi quản hoặc tách rời, được giữ cố định với ống vi quản.

IV Nhiệt kế

Cách sử dụng

1 Nhiệt kế thường

Nhiệt kế phải đặt nằm ngang

Khi quan trắc phải xác định chính xác vị trí đầu mũi của chất lỏng trong ống vi quản

IV Nhiệt kế

Trong bầu nhiệt kế, gắn một thanh thuỷ tinh nhỏ có một đầu gắn liền

với đáy bầu

Hình 2.3 Bầu nhiệt kế tối cao

Khe

hở hẹp

Đầu còn lại được luồn vào trong ống vi quản tại điểm nối

tiếp giữa ống này với bầu nhiệt kế

Đầu thanh thuỷ tinh này tạo với thành trong của ống vi

quản một khe hở rất hẹp

IV Nhiệt kế

2 Nhiệt kế tối cao

Nguyên tắc hoạt động

Khi nhiệt độ tăng, thuỷ ngân ở trong bầu nhiệt kế sẽ dãn nở, chảy

qua khe hẹp giữa thành trong của ống vi quản và đầu thanh thuỷ

tinh đi lên

Hình 2.3 Bầu nhiệt kế tối cao

Khe

hở hẹp

Khi nhiệt độ giảm, thuỷ ngân ở trong bầu nhiệt kế co

lại, nhưng thuỷ ngân trên ống vi quản không trở lại

được

Nhiệt kế tối cao được đặt nằm ngang nên lực duy

nhất tác dụng vào thuỷ ngân trong ống vi quản hướng

về phía bầu nhiệt kế là lực hút phân tử, Lực này nhỏ

tới mức không hút được thuỷ ngân đi qua khe hẹp nói

trên

Giải thích

IV Nhiệt kế

2 Nhiệt kế tối cao

Hình 2.3 Bầu nhiệt kế tối cao

Khe

hở hẹp

Cách sử dụng

Thường đặt nhiệt kế tối cao ở vị trí nằm ngang, nhưng hơi

thấp về phía bầu nhiệt kế

Để nhiệt kế đo nhiệt độ tối cao cho kì quan trắc tiếp theo

một cách chính xác, người ta phải vẩy nó để dồn thuỷ

ngân trên ống vi quản về bầu nhiệt kế sau khi đọc xong

Sau khi vẩy sẽ tương đương với nhiệt độ của môi

trường khi đó

IV Nhiệt kế

IV Nhiệt kế

3 Nhiệt kế tối thấp

Nguyên tắc hoạt động

Ở vị trí bắt đầu hoạt động, đầu con trỏ được đặt vừa tiếp xúc với mặt rượu

Khi nhiệt độ tăng lên, rượu trong ống vi quản sẽ vượt qua con trỏ dâng

về phía đầu nhiệt kế mà không làm con trỏ xê dịch

Khi nhiệt độ giảm, rượu trong ống vi quản sẽ rút về bầu nhiệt kế và sức căng mặt ngoài của rượu sẽ kéo con trỏ dịch chuyển theo

Sau khi đọc số chỉ nhiệt độ thấp

nhất xong, ta phải nâng bầu

nhiệt kế lên cao để cho con trỏ

dịch chuyển tới mặt rượu trong

ống vi quản

Việc đọc nhiệt độ trên các nhiệt

kế chất lỏng luôn luôn phải lấy

chính xác tới 0,10C

Cách sử dụng

IV Nhiệt kế

IV Nhiệt kế

4 Nhiệt kế cong Savinop

Nhiệt kế cong Savinop là một bộ gồm bốn nhiệt kế thuỷ ngân được dùng để đo nhiệt độ đất tại các lớp đất sâu 5, 10, 15 và 20 cm

Cấu tạo

Bầu nhiệt kế Savinop được uốn cong

và hợp với thân của nó một góc 1350

Chỗ gắn thang độ với bầu nhiệt kế,

được nhồi chặt bông hoặc bột cách

nhiệt để cách nhiệt giữa lớp đất ở độ

sâu đặt bầu với phần trên của nhiệt

kế

Nguyên tắc hoạt động giống như

những nhiệt kế thường

IV Nhiệt kế

5 Nhiệt kế ống

Nhiệt kế ống là một bộ gồm bốn nhiệt kế thuỷ ngân được dùng để

đo nhiệt độ tức thời của đất ở các độ sâu 50, 100, 150, 300 cm

lại được gắn với nắp đậy có

vòng xách giúp cho việc quan

trắc được thuận tiện

IV Nhiệt kếCấu tạo

Cả hệ thống này lại được lồng vào ống nhựa cứng khác, có nắp ở đáy cũng bằng đồng chôn sâu cố định trong đất

Nguyên tắc hoạt động của

nhiệt kế ống cũng giống như

nhiệt kế thường

V Nhiệt kí

1 Cấu tạo

- Bộ cảm biến là một bản lưỡng kim cong (4), một đầu được giữ chặt, còn kia

dịch chuyển tự do nên khi nhiệt độ thay đổi bản lưỡng kim sẽ bị cong về phía tấm kim loại có hệ số dãn nở nhỏ hơn

Trong nhiệt kí, đầu cố định của bản lưỡng kim được gắn vào giá đỡ (1) ở phía sau thân máy, còn đầu tự do được nối với bộ phận biến đổi tín hiệu

cảm ứng ra.

V Nhiệt kí

1 Cấu tạo

- Bộ biến đổi tín hiệu cảm ứng ra là một hệ thống gồm các tay truyền (2)

Tay đòn được khớp nối với nhau từ đầu tự do của bản lưỡng kim tới đầu cần kim (3)

Nhiệm vụ: Bộ phận biến đổi vừa truyền, vừa khuếch đại độ dịch

chuyển ở đầu tự do của bản lưỡng kim theo sự biến thiên của nhiệt độ

Kết quả: đầu kim cũng dịch chuyển lên

xuống quanh trục nằm ngang, theo sự

tăng hay giảm của nhiệt độ ứng với một tỉ

lệ nhất định.

V Nhiệt kí

1 Cấu tạo

- Bộ phận ghi

* Nguyên lý hoạt động của bộ phận tự ghi

Khi bánh xe phát động quay sẽ làm bánh xe trục chính quay theo

Tuỳ theo tốc độ quay của trụ đồng

hồ mà người ta phân chia ra nhiệt kí

ngày hay nhiệt kí tuần

nhiệt kí ngày là 26 giờ và của

nhiệt kí tuần là 176 giờ

IV Nhiệt kí

Quanh mặt ngoài trụ đồng hồ người ta lắp giản đồ bằng một loại giấy đặc biệt

Trên giản đồ có các vạch chia thang đo nhiệt độ

Khoảng cách giữa hai vạch chia của thang đo là 10C

Các cung chạy ngang tới hai mép giản đồ là các cung chỉ thời gian.Khoảng cách thời gian giữa hai cung liên tiếp là 15 phút

* Giấy ghi

* Cách ghi

Đặt đầu ngòi bút ghi vào đúng vị trí số chỉ nhiệt độ trên thang đo của giản đồ tương ứng với số chỉ nhiệt độ không khí lúc quan trắcVặn ốc điều chỉnh cần kim ở phía sau thân nhiệt kí

Muốn điều chỉnh độ nhạy của nhiệt kí ta vặn ốc điều chỉnh đặt ở cuối cần kim

IV Nhiệt kí

2 Nguyên lý hoạt động của nhiệt ký

Khi nhiệt độ tăng lên, bản lưỡng kim sẽ cong nhiều hơn làm cho đầu

tự do của nó được nâng lên phía trên

Sự nâng lên ở đầu tự do của bản lưỡng kim sẽ được truyền qua tay truyền và khuếch đại lên,

nhờ các tay đòn gắn với trục ngang đặt trong thân máy, làm cho

ngòi bút ở đầu kim cũng dịch chuyển lên theo;

IV Nhiệt kí

Khi nhiệt độ giảm xuống thì ngòi bút cũng hạ xuống theo

Song song với sự dịch chuyển lên xuống của kim theo sự biến thiên của nhiệt độ là sự chuyển động quay của trụ đồng hồ quanh trục chính,

Ngòi bút sẽ ghi trên giản đồ một đường cong liên tục tương ứng

với sự biến thiên của nhiệt độ không khí theo thời gian

2 Nguyên lý hoạt động của nhiệt ký

IV Nhiệt kí

3 Cách sử dụng

Nhiệt kí thường được đặt nằm ngang trên giá máy tự ghi trong lều khí tượng

Hàng ngày vào các kì quan trắc 1, 7, 13 và 19 giờ

Giản đồ nhiệt kí được thay hàng ngày vào sau kì quan trắc 7 giờ

IV Nhiệt kí

- Mở nắp đậy và đánh mốc giờ cuối của đường ghi rồi tháo trụ đồng hồ ra khỏi máy và ghi lại thời gian đánh mốc giờ cuối;

- Gạt cần tách ngòi bút ra khỏi giản đồ;

- Tháo trụ đồng hồ ra khỏi máy và mở nẹp giữ và tháo giản đồ ra;

- Lên giây cót đồng hồ, điều chỉnh sự nhanh chậm của đồng hồ (nếu cần);

- Lắp giản đồ mới vào trụ đồng hồ sao cho mép dưới của giản đồ sát với vành đáy trụ đồng hồ, vuốt cho giản đồ ôm chặt và đều quanh trụ đồng hồ,

đầu các đường chỉ cùng một trị số nhiệt độ trên giản đồ phải trùng

nhau;

- Lắp trụ đồng hồ vào máy và quay trụ đồng hồ để ngòi bút ở vào vị trí

giờ phút lúc đó;

- Cho thêm mực vào ngòi bút và vặn ốc điều chỉnh (nếu cần) để đưa ngòi

bút vào đúng vị trí số chỉ nhiệt độ trên thang đo, tương ứng với nhiệt độ không khí lúc đó;

- Gạt cần kim tì vào giản đồ, đánh mốc giờ lúc bắt đầu có đường ghi vào

giản đồ rồi đậy nắp máy lại.

3 Cách sử dụng

IV Nhiệt kí (B3)Khi thay giản đồ cần chú ý những điểm sau:

- Không lắp giản đồ của máy khác loại hoặc giản đồ không đúng kích cỡ và tiêu chuẩn quy định;

- Không được đổ mực quá đầy vào ngòi bút, không được để mực cạn, kể cả trường hợp khi chưa đến giờ thay giản đồ nhưng nếu thấy mực cạn ta vẫn phải đổ thêm vào;

-Khi làm mốc phải kiểm tra khả năng ghi và độ tì của ngòi bút lên giản đồ Nếu độ tì quá yếu thì đường ghi có thể bị gián đoạn còn nếu độ tì quá

lớn thì đường ghi lại có hình bậc thang

-Khi đó ta phải điều chỉnh độ nghiêng của khung giữ cần kim về phía thích

hợp Tuyệt đối không được bẻ cong hoặc làm biến dạng cần kim.

Tổng kết

Kết thúc