На рис. 11.12 схема совпалений 4 выделяет совпадающие повремени шумовые импульсы. Выходные импульсы разностной схемы 5 п схемы 4 через логические элементы управляют ключом 6, который открывается, если разность шумовых импульсов па выходе каналов равна нулю и есть импульс на выходе схемы совпадений, т. е. П1уыовой термометр проводит селекцию шумовых импульсов во времени и по амплитуде.

Методы регистрации импульсов, превышающих пороговое напряжение, имеют недостатки, связанные с различием формы импульсных сигналов. Более перспективным представляется подсчет среднего числа пересечении импульсами порогового напряжения, что дает возможность ввести дискриминацию шумовых помех и исключить влияние выбросов, связанных с наводками [29].

ГЛАВА 12

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Все термометрические вещества, в общем, являются температурными индикаторами. Рассмотрим температурные индикаторы, для которых характерны внешние температурные проявления: изменение цвета, формы, структуры и т. п. На рис. 12.1 приведена классификационная схема цветовых термоиндикаторов [208].

12.1. Плавкие металлические вставки

Металлы и их сплавы обладают достаточно надежным постоянством температур плавления. На этом основано применение термочувствительных вставок, конструкция которых выбирается так, чтобы плавление приводило к необратимым и легко заметным изменениям, например в виде трубочки или кольца, зачеканиваемых в лунку. Они используются в труднодоступных и трудноконтролируемых местах как свидетели достижения деталью определенной для данной вставки температуры. При низких температурах с аналогичной целью применяют сплавы кристаллических углеводородов между собой и с воском. Дискретность и однозначность точки плавления сплава является одновременно достоинством и недостатком. Для определений температуры в некотором диапазоне применяют серию вставок с последовательным нарастанием температуры плавления. Составы рекомендуемых для вставок сплавов и их температуры плавления приведены в табл. 12.1.

Конусы Зегера. Конусы Зегера представляют собой набор стандартных керамических пирамидок высотой 4...5 см, имеющих различные температуры размягчения и плавления. Они предназначены для приблизительного определения температуры в рабочем пространстве промышленных печей, а также температуры огнеупорности материалов. В последнем случае из исследуемого вещества изготовляют такую же пирамидку и нагревают ее вместе со стандартными, сравнивая их поведение при плавлении.

Разработанная рецептура (более чем для 64 конусов) позволяет с шагом, не превышающим 50 К, охватить диапазон температур 600...2000 °С. При быстром нагреве конусы Зегера показывают температуру примерно 20 К меньшую, чем при медленном - 0,005 К с~ (20 К ч~). Применение эвтектических смесей достаточно чистых неорганических солей позволяет получать конусы, показания которых независят от скорости нагрева. Более подробные сведения о плавких индикаторах температуры приведены в [208, 380].

12.2. Термочувствительные краски

Термокраска - суспензия термочувствительных соединений, наполнителей, связующих и растворителей, которая после нанесения на любую твердую поверхность затвердевает при высыхании в виде тонкой пленки

Таблица 12.1. Температура плавления плавких индикаторов различного состава

it Ч

и способна изменять свой цвет при температуре перехода. Она применяется для контроля температуры поверхностей, имеющих разнообразную форму и конфигурацию, практически в самых различных промышленных условиях и в исследовательской практике: в машиностроении, авиастроении, приборостроении, радиоэлектронике и др. Термокраски используются для определения температуры на поверхности как мелких деталей, так и крупногабаритных конструкций в условиях покоя и при движении с большими скоростями.

Термолак - коллоидный раствор термочувствительных соединений с пленкообразующими веществами в летучих растворителях, обладающий способностью при нанесении на поверхность затвердевать при высыхании и изменять свой цвет при температуре перехода. Он имеет то же применение, что и термокраски.

Термопаста - пластично-вязкая смесь веществ, изменяющих свой цвет при температуре перехода. Термопасту можно разбавить соответствующими растворителями, в результате чего получается либо термокраска, либо термолак. Она используется там же, где и термокраска, причем в полевых условиях гораздо удобней в применении, особенно при упаковке в тубах. Термопастой можно заправлять стержни шариковых ручек.

Термокарандаши - пигментированные при комнатной температуре различными термочувствительными соединениями твердые стержни, штрихи

которых на поверхности твердого тела изменяют свои цвета при температуре перехода. Иногда термокарандаши называют термомелками. Термокарандаши предназначены в основном для мгновенного измерения температуры уже нагретых поверхностей, так как в отличие от термокрасок некоторые из них плохо наносятся на холодные поверхности материалов, особенно на гладкополированные. На нагретой поверхности карандаши оставляют следы независимо от шероховатости. Их удобно применять при контроле температурных режимов термообработки, при закалке, сварке и во многих других процессах. В некоторых случаях они более удобны в применении, чем термокраски.

Термотаблетка - при комнатной температуре твердая произвольной формы и размеров масса, пигментированная термочувствительными соединениями, которые изменяют свой цвет прн температуре перехода. Как и термокарандаши, термотаблетки могут представлять все типы термоиндикаторов. Термотаблетки применяются для индикации температуры внутри крупных изделий или на больших поверхностях, при контроле температуры печей. Плавящиеся термотаблетки используют при изготовлении электропредохранителей.

В некоторых случаях целесообразна печатная технология нанесения термокраски. При мелкосерийном производстве применяют трафаретную печать или печатание с помощью штампов; при крупных сериях - типографический способ. Печатные термокраски применяют также для пропитки лент пишущих машинок.

По характеру превращений термоиндикаторы разделяются па три группы: обратимые - индикаторы, которые многократно обратимо изменяют цвет в зависимости от температуры и сохраняют соответствие цвета температуре; необратимые - индикаторы, в которых при нагревании до температуры перехода и выше происходят необратимые процессы, в результате чего первоначальный цвет после охлаждения не восстанавливается; квазиобратимые - индикаторы, которые, изменяя цвет при нагревании до температуры перехода или выше ее, восстанавливают исходный вид при понижении температуры не сразу, а постепенно, под воздействием влаги, содержащейся в воздухе.

В СССР выпускается три типа термоиндикаторов: термоиндикаторы плавления в виде красок, жидкокристаллические термоиндикаторы в виде порошка или его раствора в хлороформе. Люминесцентные термоиндикаторы серийно не производятся. В стадии подготовки серийный выпуск термоиндикаторов плавления в виде карандашей [208, 380].

Термохимические индикаторные краски выпускаются Рижским лакокрасочным заводом. Полный набор этих термокрасок (табл. 12.2) позволяет контролировать 36 значений температур в диапазоне 45...830°С. Термокраски 1а, 17, 31, 46, 32 и 4 квазиобратимые, остальные ~ необратимые.

Температура перехода, указанная на этикетках упаковок термохимических индикаторных красок, соответствует подъему температуры перехода в течение 2 мин и выдержке при температуре перехода в течение 30 с. Квазиобратимые краски этого набора после использования восстанавливают свой первоначальный цвет через 0,5...2 ч при относительной влажности воздуха более 70 %. При больших скоростях нагрева (0,8... 1,7 К с~ и более) поведение некоторых квазиобратимых термокрасок отличается от стационарных проявлений: они более контрастно изменяют свою окраску и многократно изменяют цвет (табл. 12.3).

Термохимические индикаторные карандаши изготовляются Рижским лакокрасочным заводом виде цилиндрических стержней длиной 70 мм и диаметром 8 мм, заостренных с одного конца. Цвет их изменяется необратимо. Характеристика полного набора термокарандашей приведена в табл. 12.4.

Термохимические индикаторные порошки (обратимые), выпускаемые промышленностью, можно использовать для термоконтроля (табл. 12.5).

Таблица 12.2. Термохимические индикаторные краски

1а Светло-розовый

17

31 Розовый 46 Светло-зеленый

32 Светло-розовый

13 Светло-зеленый

50 Светло-розовый

4 Светло-зеленый

30 Желтый 19 Светло-бирюзовый

5 Фиолетовый 29 Светло-розовый

2а Сиреневый

6 Светло-зеленый

18 Бирюзовый 230 Зеленый 230

8 Светло-зеленый 240 Бирюзовый 320 Лиловый

35 Светло-розовый

10 Сиреневый

33 Бледно-сиреневый

26 Бледно-сиреневый

12 Синий

66 Белый 470 Сине-зеленый

47 Горчичный

15 Оранжевый