Как устроен градусник? Разнообразие термометров и их применение.

Приборы, с помощью которых измеряется температура воздуха, представлены на рынке в нескольких вариантах исполнения. Чаще всего производители выпускают термометры со стеклянной колбой (трубкой), в которую залита спиртовая жидкость. Есть пружинные модели на основе металлической или биметаллической ленты, у них большие отклонения в показаниях. С недавних пор большую популярность получили электронные аналоги, в конструкцию которых входит датчик, соединенный с основным приборов проводом. Это так называемый электронный термометр с выносным датчиком. В рамках сегодняшнего обзора попробуем разобраться с принципом его работы, с особенностями исполнения, а также расскажем, где и как его можно использовать. Сразу оговоримся, что будет рассматривать бытовой вариант, потому что в промышленности используется достаточно широкий ряд таких приборов с измерением температуры различных сред (вода, технические жидкости, газы и даже грунт).

Устройство и принцип работы электронного цифрового термометра с выносным датчиком

Основное его назначение – измерение воздуха на улице и внутри дома. В качестве дополнения, прибор может оснащаться и другими функциями: гигрометром, определяющим влажность воздуха, и барометром, показывающим атмосферное давление.

Состоит термометр из двух блоков:

1. Основной располагается внутри помещения. У него на панели есть дисплей, который отображает показания температуры или по шкале Цельсия (°С), или по шкале Фаренгейта (°F). В нем встроен температурный датчик, измеряющий температуру внутри комнаты.
2. Второй и является тем самым выносным датчиком, который устанавливается на улице.

Принцип работы датчика основан на эффекте Зеебека. То есть, чисто конструктивно это обычная термопара, в которой две пластины реагируют на разность электрических потенциалов. Последние реагируют на перепад температур. Именно так и снимаются показания, которые передаются на основной блок.

Так как выносной датчик температуры устанавливается на улице, то он подвергается достаточно серьезным природным нагрузкам. Поэтому все производители уделяют большое внимание герметизации корпуса прибора. Ему не страшны ни атмосферные осадки, ни ветер с пылью, ни солнечные лучи. При этом он прекрасно работает и при сильно низких температурах (-40°С), и при достаточно высоких (до +65°С). То есть, измеритель температуры адаптирован под российские условия эксплуатации.

Технические характеристики

Основная характеристика электронного термометра – диапазон измеряемых температур. Чем он больше, тем лучше. При этом очень важно выбирать прибор, учитывая погрешность измерения. Но данный показатель в основном зависит от влажности воздуха, который измеряется на температурный показатель.

Внимание! Использование термометров электронного типа с выносным датчиком при влажности воздуха больше 80% недопустимо. Для бань используются датчики в специальных герметичных корпусах (металлических или пластиковых).

Погрешность измерений будет зависеть и от диапазона измеряемых температур. При этом производители в паспорте изделия обязательно указывают эту зависимость. К примеру, если измеряется температура от -60°С до -40°С, то погрешность прибора будет в пределах 5°. То же самое будет, если температура измеряется в диапазоне +120°С до +150°С. Самая низкая погрешность будет возникать при температурном пределе от +1°С до +99°С. Она не будет превышать 2°.

Как правильно пользоваться термометром

В первую очередь надо определиться, где установить измеритель температуры. Особенно это касается датчика. Оптимально – на улице, но не на солнечной стороне. Его можно прикрепить к стене, повесить на козырек или дерево. Главное, чтобы хватило длины провода. При этом основной блок можно устанавливать внутри помещения около окна или в любом другом месте. Опять же, если хватит длины провода.

Для прокладки провода в раме окна делается небольшого диаметра отверстие, через которое и проводится провод. Некоторые модели датчиком снабжаются пластиковыми присосками, с помощью которых появляется возможность прикрепить его к стеклу окна или к раме.

Что касается внутреннего блока, то это может быть настенный вариант, настольный, универсальный или переносной. Последний – это конструкции не больше сотового телефона, который можно носить с собой в кармане. Правда, относятся такие модели к беспроводным. Их радиус действия – не больше 60 м. Хотя для дома этого всегда достаточно.

Разновидности термометров электронного типа с выносным датчиком

Сегодня производители предлагают две модели: проводные и беспроводные. Первые – это два блока, соединенный между собой проводом, по которому датчик передает информацию основному элементы. Длина провода варьируется в пределах от 1 до 3 м. Соответственно, в беспроводной модели блоки ничем не связаны, только эфирной передачей сигналов. Выносной датчик в проводных моделях питается электроэнергией от сети 220 вольт, как и основной прибор. Ток поступает через соединяющий два блока кабель. В беспроводной модели питание – это одна или две батарейки, установленные в корпус самого датчика.

Цифровые термометры с датчиком – это не обязательно приборы, с помощью которых измеряют температуру на улицу. Их можно использовать для холодильных камер, для бань. В первом случае основной блок устанавливается на корпус холодильника с внешней стороны, датчик располагают внутри. Кстати, именно такие модификации чаще всего снабжаются присосками. Это касается и основного блока, и термодатчика.

Электронный термометр с выносным датчиком для бани

Обычно измеритель устанавливают внутри парной, а основной блок в предбаннике или в комнате отдыха. Добавим, что такие устройства дополнительно обязательно снабжаются гигрометром, который показывает влажность внутри парной. Это очень важный показатель, особенно для русской бани и финских саун, где надо точно выдерживать влажностной режим.

Необходимо добавить, что измеритель температур с выносным датчиком для бань – это прибор, который обладает определенными преимуществами перед другими модификациями:

1. может выдерживать достаточно большие температуры;
2. а также их перепады;
3. высокая влажность ему не помеха;
4. прочностные характеристики на самом высоком уровне;
5. при воздействии высоких температур корпус термодатчика не накаляется, поэтому при соприкосновении с ним ожоги на коже не остаются;
6. погрешности показаний минимальные (не больше 0,5°С).

Термометр с выносным датчиком для бани

Что касается модельного ряда термометров для бань, то здесь достаточно широкая линейка. В основном они отличаются друг от друга дополнительными опциями. К примеру, есть приборы, которые звуковым сигналом оповещают о наборе требуемой температуры. Есть модели, в которых к основному блоку можно подключить сразу три датчика. Относятся они к беспроводным устройствам. Передача информации при этом не превышает 40 м, что достаточно в бане, даже с лихвой.

Внимание! Электронные цифровые термометры для бань могут эксплуатироваться при температурах до +200°С.

Требования к установке:

• высота установки температурного датчика в парной – 1,5 м;
• от источника тепловой энергии, окон и входной двери его надо располагать на одинаковых расстояниях для показания точной средней температуры;
• если в парной устанавливается три датчика, то их располагают на разных высотах.

Автомобильный термометр

Автомобильный термометр с выносным датчиком – прибор очень удобный. С его помощью можно отслеживать температуру на улице и внутри салона. При этом это компактное приспособление, некоторые модификации с присосками. Главное – правильно установить датчик. В комплекте все необходимые крепежи присутствуют.

Небольшой обзор автомобильных уличных электронных градусников.

Дополнительные опции уличного электронного термометра

Кроме того, что электронный термометр для измерения температуры воздуха может измерять влажность и давление, производители добавляют в прибор некоторые функции, которые удобны для пользования. Вот только некоторые из них.

1. Сообщать, что на улице может быть гололед. Обычно это происходит, если температура за окном в пределах от -1°С до -3°С.
2. Способ подключения к компьютеру через порт USB. Таким способом можно получать погодные данные через интернет, находясь вдали от дома. В компьютере можно собирать, анализировать информацию, составлять отчеты.
3. Собирать информацию о минимальных и максимальных показателях и сохранять их в памяти термометра.
4. Прибор может комплектовать другими нужными приборами, такими как часы, календарь, будильник.
5. Звуковые сигналы с подсветкой.

Необходимо отметить, что любая дополнительная функция – это плюс к стоимости градусника. Поэтому необходимо перед приобретением определиться, что вы хотите видеть в термометре, какие функции лично для вас важны.

Термометры со щупом

В отдельную категорию надо отнести электронные термометры с щупом. По сути, это все та же конструкция, в которой датчик спрятан в металлический штырь, называемый щупом. Это бытовой прибор, с помощью которого измеряется температура воды или пищи. Просто щуп втыкается в любой продукт, а на дисплее прибора появятся цифры, обозначающие температуру внутри тела.

Чисто конструктивно термометры данного типа делятся на две категории:

• проводные,
• беспроводные.

Первые – это когда щуп (спица) и основной блок соединены проводом. Второй – это когда основной блок насажен на спицу. Проводные модели часто используются, когда надо проверить температуру готовящегося блюда, находящегося внутри духовки. В остальных случаях лучше использовать беспроводные устройства.

Термометры с выносным щупом снабжаются разными дополнительными функциями. К примеру, цветовой индикаций, обозначающей степень готовности пищи, таймером, программатором, позволяющим выбирать температурный режим приготовления, звуковым оповещением.

Преимущества электронных термометров

Свою популярность электронные термометры получили за счет свои явных преимуществ.

1. Точность измерений.
2. Быстрота получения измеряемых параметров.
3. Возможность использовать в экстремальных условиях эксплуатации.
4. Дополнительные функции барометра и гигрометра.
5. Длительный срок службы.

Обзор ценового ряда некоторых моделей

Перед тем как купить электронный уличный термометр с выносным датчиком, надо определиться с его характеристиками. Как уже было сказано выше, чем больше функций, тем выше цена.

Сегодня предлагается много схем, как можно изготовить цифровой термометр своими руками. Для радиолюбителей это отличный способ попробовать себя в новой сфере. Да и сам прибор будет полезен в домашних условиях. Но лучше, чем сделанный в заводских условиях, термометр все равно не будет. Погрешность показаний слишком большая.

Температура, наряду с давлением, является самым важным параметром при эксплуатации систем отопления. Ведь именно температура является определяющим фактором работы отопительных приборов. Именно по температуре нормируются Санитарные Нормы и Правила (СНиП ), по которым температура воздуха в помещении не должна быть ниже 18°С . Какое будет давление в системе – не столь важно, главное, чтобы его хватало для достижения наивысшей точки системы, а вот температуру в помещении ощущает каждый потребитель. На котельных имеются специальные температурные графики, на которых отображается зависимость температуры воды, подаваемой в систему отопления, от температуры наружного воздуха.

Именно поэтому немаловажно, наряду с давлением, контролировать также и значения температуры теплоносителя. Для этого и существуют термометры. По принципу действия их разделяют на:
— термометры расширения , которые основаны на расширении жидкостей или твердых тел (металлов) при нагревании. К ним относятся жидкостные термометры , манометрические и биметаллические ;
— электрические , к которым относятся термоэлектрические термометры и термометры сопротивления .

Подробнее остановимся лишь на нескольких видах термометров, наиболее встречающихся в котельных и ЦТП.

Термометры жидкостные состоят из стеклянной капиллярной трубки и шкалы с делениями , которые обозначают градусы. Нижний конец трубки соединен с резервуаром , который заполнен жидкостью, верхний конец – запаян. При нагревании жидкость, как известно, расширяется, и высота столба ее в капилляре соответствует определенной температуре. По форме нижней части трубки жидкостные стеклянные термометры классифицируют на прямые и угловые . В обозначениях это указывается как тип А и тип Б .
В промышленности наиболее распространены ртутные термометры. Их применяют для измерения температур в диапазонах от -35 до + 600°С . Правильность показаний жидкостного термометра во многом зависит от правильности его установки на трубопроводе. При измерениях температур до +150°С гильзу, в которую ставится термометр, заполняют машинным маслом. Для защиты термометра на гильзу обязательно должна навертываться оправа, которая изготавливается из металла с низкой теплопроводностью.

Принцип работы манометрических термометров основан на повышении давления находящихся в замкнутой системе жидкости или газа при увеличении их температуры. В зависимости от применяемого рабочего вещества изменяются и пределы измеряемых температур. В целом, они колеблются в диапазоне от -200 до +1000°С .

Основными частями манометрического термометра являются термобаллон и гибкая капиллярная медная трубка длиной до 6 м , которая соединяет баллон с трубчатой пружиной . При нагреве жидкости происходит повышение давления, которое передается пружине. Пружина, в момент выпрямления воздействует на тягу и поворачивает стрелку показывающего манометра.

При эксплуатации манометрических термометров особое внимание нужно обращать на обеспечение сохранности капилляра , а также плотности его соединения с термобаллоном и вторичным прибором. Крепление капилляра к стенам осуществляется специальными скобами. В необходимых случаях капилляр может прокладываться в трубе или под металлическим угольником. При установке также следует помнить, что прокладку капилляра нельзя осуществлять вблизи нагретых поверхностей и приборов отопления.

Работа биметаллического термометра основана на использовании в конструкции его чувствительного элемента двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. Металлические пластины прочно соединены между собой (чаще всего сваркой) и вместе образуют биметаллический элемент (пластину или спираль), который при нагревании расширяется и вращает соединенную с ней стрелку термометра.

В конструкцию типового биметаллического термометра входит круглый корпус , в котором имеется циферблат, кинематический механизм со стрелкой и чувствительный биметаллический элемент в защитной трубке .

Класс точности приборов составляет 2,5 , диапазон измерений — от -70 до +600°С . Погрешность при низких диапазонах составляет около 1 градуса, при более высоких пределах погрешность доходит до 10 градусов.

Достоинствами биметаллических термометров по сравнению с жидкостными является механическая прочность и нечувствительность к скачкам давления . Поэтому использование в котельных по возможности именно биметаллических термометров является более предпочтительным.

Бесспорным и самым значительным преимуществом электронного термометра является его абсолютная безопасность применения: отсутствие ядовитой ртути; удобный, мягкий наконечник, не способный травмировать; электронный термометр сделан из прочного пластика, что важно при использовании его для детей, так как можно не бояться, что ребенок разобьет его. Время измерения температуры с помощью ртутных термометров занимает около 10 минут, электронным же градусником вы точно измерите температуру всего за 1-2 минуты. Пользоваться электронным (цифровым) градусником значительно легче и приятнее. Вам больше не придется напрягать зрение и вертеть градусник, чтобы определить его показания, как это обычно происходит с ртутным термометром, который требует определенного навыка от пользователя. Показания высвечиваются на большом жидкокристаллическом дисплее, причем для некоторых моделей возможен выбор единиц измерения (°С или °F). Кроме того, оснащены дополнительными функциями: звуковой сигнал при повышенной температуре, память на несколько измерений и др.

При правильной эксплуатации погрешность измерения электронными градусниками составляет всего 0.1°С. К недостаткам можно отнести необходимость элементов питания для работы . Но при использовании качественных батареек их замену придется сделать только через несколько лет. Многие модели, к тому же, имеют функцию автоматического выключения для увеличения срока службы элемента питания. Можно сделать вывод, что минусов у практически нет.

Принцип работы электронного термометра.
Электронные или цифровые термометры работают на основе встроенного металлического датчика. Принцип работы основан на изменении сопротивления Выглядят они примерно так же, как и обыкновенные, с той лишь разницей, что корпус у них выполнен из высококачественного пластика или резины, со встроенным наконечником и дисплеем.
Большинство моделей ударопрочные, то есть при случайном падении на пол с прибором не случится ровным счётом ничего. Для экстремалов есть даже водонепроницаемые варианты.
Цифровой термометр сообщит вам результат максимум через минуту! Он известит вас об этом, подав звуковой сигнал. Правда, при измерении температуры в подмышечной впадине время может увеличиться до 3 минут. Но всё же это намного быстрее, чем у ртутных термометров.
Во многих термометрах есть множество дополнительных функций. Таких как запоминание последних измерений, подсветка дисплея, возможность выбора температурной шкалы (Цельсий или Фаренгейт), сменные колпачки в целях гигиены и т.  д.

На заметку.
Следует помнить о том, что показатели измерения тем точнее, чем плотнее прилегает прибор к коже. Если температура измеряется в подмышечной впадине, после сигнала о готовности результатов необходимо подержать градусник ещё немного.
Как бы «домерить» температуру. При оральном использовании градусника рот человека должен быть закрыт.
К тому же не стоит забывать о том, что цифровой термометр работает от батареек. Время от времени они подлежат замене. Поэтому всегда лучше иметь пару запасных под рукой, чтобы градусник не перестал работать в самый неподходящий момент.

В аптеках и специализированных магазинах можно найти для малышей. Выполнены они в виде соски, что решает проблему открытого рта.

Правда, такой прибор окажется бесполезным для родителей тех детишек, которые не приучены к пустышке.

Инфракрасный градусник.

Инфракрасный градусник - наиболее современная модель термометров. Он измеряет инфракрасное излучение, исходящее от поверхности тела человека. Полученные данные трансформируются в привычные нам градусы.
Правда, измерять им температуру можно лишь в определённых местах (обычно это ушные раковины, лоб, виски).
Существуют также бесконтактные приборы. По функциям эти термометры не сильно отличаются от электронных, а скорость их измерения даже быстрее.

Итак, почему стоит сделать выбор в пользу электронного термометра.
1. Он оборудован цифровым экраном.
2. Каждый термометр электронный оснащен звуковым сигналом. Прибор издает звук при включении, что подтверждает его работоспособность. По окончании измерения температуры тоже звучит сигнал – это означает, что процедура окончена.
3. В памяти новейшей цифровой техники сохраняются показания нескольких последних осмотров. Это позволяет контролировать малейшие отклонения в результатах.
4. Пластмассовые приборы безопасны для самостоятельного применения их детьми. Можно не бояться, что градусник разобьется.
5. Термометр отключается автоматически, если нет необходимости в его дальнейшем применении.
6. Электронный прибор работает от батареек. Достаточно заменить старое питание новым, после чего можно использовать аппарат еще несколько лет. Даже если прибор одноразовый (в том плане, что производителем не предусмотрена замена элементов питания), то он все равно будет иметь срок эксплуатации до нескольких тысяч часов.
7. Некоторые модели электронных термометров оснащены подсветкой, что позволяет их эксплуатировать в ночное время без включения электричества.
8. Термометр электронный детский оснащен гибким наконечником, что дает возможность измерять температуру ректальным или же оральным способом.
9. Некоторые производители укомплектовали свою продукцию защитными чехлами, что сохраняет корпус от механических повреждений, а потому вопрос хранения отпадает сам по себе.
10. Все термометры электронные имеют специальную кнопку для включения. Благодаря ей не нужно трясти градусник, чтобы скинуть последнее показание температуры

Полезно знать.
Что такое нормальная температура?
Нормальной температурой тела считается 36,6 градусов. Так написано и в инструкции к ртутному термометру. А вот в аннотациях к электронным устройствам показатели другие. Если измерять температуру орально, нормой считается температура от 35,7 до 37,3 градусов, ректально - 36,2 - 37,7. При обычном способе, то есть подмышкой, здоровой температурой тела считают от 35,2 до 36,7 градусов.У детей показатели могут быть чуть выше. Чем младше ребенок - тем у него выше температура. Например, у грудничков это может быть до 37,4 градусов - при условии, что у них нормальное поведение и самочувствие. У детей такого возраста еще не налажена система терморегуляции.

Описание и принцип работы электронного термометра.

Температура 36,6 градуса в качестве эталона температуры здорового человека – это не более чем условность. В реальности нормальная температура здорового человека зависит от характерных особенностей организма, времени суток, возраста, предшествовавших физических нагрузок, приема пищи, сна... Так, в частности, утром температура человека на несколько десятых градуса ниже, чем вечером, натощак ниже, чем после еды, а у детей температура чуть выше, чем у людей в возрасте. Нормой считается температура от 36 до 37 градусов Цельсия, с ее колебаниями в течение дня в пределах одного градуса, но не более чем 37,2 градуса.

Температуру больного можно измерять, помещая термометр в рот (орально), в прямую кишку (ректально), в подмышечную впадину (аксиллярно) и т. д. В нашей стране предпочитают именно последний вариант. Метод измерения температуры в подмышечной впадине достаточно удобен для больного, но наиболее длителен, поскольку необходимо обеспечить плотный контакт измерительной зоны термометра с мышцами на протяжении достаточно долгого времени.

Кроме того, в зависимости от места измерения температуры будут разниться и ее значения. Так, температура, измеренная в подмышечной впадине, в среднем на полградуса ниже, чем измеренная орально, и на градус ниже, чем измеренная ректально. Это не означает, что та или иная температура "правильная", а прочие нет. Просто не забудьте сообщить врачу, каким образом вы обычно меряете температуру.

Ртутные термометры или, как еще их называют в народе, градусники, знакомы каждому человеку в нашей стране. Термометры такого типа обладают рядом несомненных преимуществ – дешевизной, точностью, независимостью от источника питания, памятью максимальной измеренной температуры за счет специального устройства ртутного капилляра (вследствие этого такие термометры еще называют максимальными ) – и одним существенным недостатком: ртуть, используемая в качестве наполнителя такого прибора, очень токсична.

Ртутные термометры требуют осторожного обращения, хотя их нельзя назвать совсем уж хрупкими. Согласно регламентирующему их производство государственному стандарту "Термометры медицинские максимальные стеклянные" (ГОСТ Р), термометр должен выдерживать нагрузку до 50 Н (5,1 кг). Минимальный безотказный срок службы таких термометров – 450 циклов (один цикл – это измерение температуры и последующее встряхивание), гарантия производителя, согласно ГОСТу, должна составлять не менее одного года. Максимальный срок службы такого термометра при аккуратном обращении не ограничен, что вполне логично, так как в таком градуснике нет ни механических компонентов, ни стареющих со временем электронных деталей.

Порядка 10-15 лет назад на рынке появились электронные термометры , основой которых является терморезистор – элемент, меняющий свое сопротивление в зависимости от температуры. Подобные термометры удобны в использовании, позволяют хорошо считывать температуру, хранят последние результаты измерений, абсолютно безвредны для человека.

Классическими термометрами продолговатой формы неудобно мерить температуру тела детям грудного и младшего возраста. Обычный термометр может быть для них причиной дискомфорта, из-за чего не будет обеспечен постоянный контакт термометра с телом. Поэтому специально для детей до трех лет предназначены электронные градусники в форме соски.

Прибор не является полноценной заменой соски, его силиконовая часть может прийти в негодность от продолжительного сосания. Весит устройство менее 40 грамм. Термометр водонепроницаем, что облегчает его дезинфекцию. В силу герметичности корпуса замена батарейки не предусмотрена, но запаса батареи должно хватить на 2000 измерений.

Другой тип медицинских термометров, который сейчас можно встретить в аптеках , базируется на измерении интенсивности особого электромагнитного излучения – инфракрасных лучей. Соответственно, они называются инфракрасными (ИК) термометрами . Человеческое тело, так же как и любой другой физический объект, температура которого отлична от абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения. Чем интенсивнее ИК-излучение, тем выше температура человека - именно на этом принципе работают приборы ночного видения, выделяющие контур человека на фоне более холодной окружающей среды.

У инфракрасных термометров есть существенное достоинство по сравнению с ртутными и электронными. Они могут работать без контакта с поверхностью тела, что уменьшает дискомфорт для спящих людей и детей и облегчает дезинфекцию термометров.

Одним из примеров ИК-термометра является лобный инфракрасный термометр WF-2000 британской компании B. Well. Этот термометр предназначен для измерения температуры в области виска, так как височная артерия находится практически под кожей. Перед измерением лоб нужно протереть от пота и медленно двигать термометр вокруг виска либо по коже, либо в непосредственной близости от нее. Во время измерения термометр будет подавать короткие звуковые сигналы. После завершения измерения (оно занимает от 5 до 30 секунд) будет подан продолжительный звуковой сигнал. После этого держать термометр у лба для повышения точности измерения не имеет смысла, так как через минуту термометр автоматически отключается. В случае если температура выше 37,5 градуса, прибор обратит на это ваше внимание специальным звуковым сигналом. Интересной функцией термометра WF-2000 является возможность измерения температуры воды или комнатной температуры. Диапазон измерения температуры – от минус 22 до плюс 80 градусов Цельсия. Для этого достаточно поднести термометр к воде или любому предмету в комнате, который не греется сам и находится в комнате хотя бы полчаса. В саму воду погружать термометр нельзя, он не водонепроницаемый.

Термометр оснащен памятью на 25 последних измерений. Батарейка – обычная "часовая" (CR-2032), сигнал о ее замене подает сам прибор.