Стандарт термоэлектр термометрлар
Термоэлектр термометрлар тури
|
Даражалаш белгиси, янгиси (эскиси)
|
Пастки ўлчаш чегараси, 0С
|
Юқориги ўлчаш чегараси, 0С
|
Узоқ вақт қўлланишда
|
Қисқа вақт қўлланишда
|
Мис – копелли
|
-
|
-200
|
100
|
600
|
Мис – мис-никелли
|
Т
|
-200
|
400
|
600
|
Темир – мис-никелли
|
J
|
-200
|
700
|
900
|
Хромель – копелли
|
(XK)
|
-50
|
600
|
800
|
Никель–хром – мис-никелли
|
E
|
-100
|
700
|
900
|
Никель–хром – никелли
|
K
|
-
|
-
|
-
|
Алюминийли (хромель-алюмелли)
|
(XA)
|
-200
|
1000
|
1300
|
Платинородий (10%) – платинали
|
S(ПП)
|
0
|
1300
|
1600
|
Платинородний (30%) – платинородийли (6%)
|
В(ПР)
|
300
|
1600
|
1800
|
Вольфрамрений (5%) – вольфрамренийли (20%)
|
(ВР)
|
0
|
2200
|
2500
|
Musbat termoelektrod 95% vol`framdan va 5% reniydan yoki 90% vol`framdan va 10% reniydan tashkil topgan qotishma, manfiy elektrod 80% vol`framdan va 20% reynidan tashkil topgan qotishma.
Sanoatda termoelektr o'zgartkichlarning 9 turidan foydalaniladi. 2.5 - rasmda baъzi standart termoelektr termometrlarining EYuKi bilan harorat orasidagi bog'lanish ko'rsatilgan. TXK turidagi termojuft boshqa standart termojuftlarga qaraganda ancha katta TEYuK hosil qila oladi.
Termoelektr generator, termoelektr sovitgich va turli o'lchov asboblarida yarim o'tkazgichli termojuftlar ishlatiladi. Ularning TEYuK metall va metall qotishmalaridan ishlangan oddiy termojuftlar TEYuKidan 5...10 marta katta.Bu termojuftlarda termoelektrod materiallar sifatida ZnSB va CdSb qotishmalari ishlatiladi.
Turli muhitlar haroratini o'lchaydigan termojuftning sxemasi 2.6- rasmda ko'rsatilgan. U g'ilof 1, qo'zg'almas yoki qo'zg'aluvchi shtutser 2, ko'zg'almas shtutser bilan naycha 6 orqali, shtutser harakatda bo'lganda esa g'ilof bilan bevosita ulangan kallak 3 dan iborat. Qopqoqda izolyatsion materialdan ishlangan ulagich 4 joylashgan. Bunda termojuftni o'lchov asbobi bilan ulaydigan termoelektrod 5 va simlar uchun qisqichlari bor.
Himoya g'iloflari ko'pincha +1000°S gacha haroratlar uchun po'latning turli rusumlaridan tayyorlanadi. Bundan ham yuqoriroq haroratlarda qiyin eriydigan birikmalardan tayyorlangan maxsus g'iloflar ishlatiladi.
Oxirgi vaqtda kabell turdagi termoelektr termometrlar keng tarqalmoqda. Ular bosim 40 MPa bo'lganda —50 dan +1100°S gacha bo'lgan haroratlar oralig'ida ko'llanadi. Kabell turdagi termometrlarning
muhim afzalligi ularning AESlarning energetik reaktorlarida
ishlashga imkon tug'diradigan radiatsion chidamliligi, shuningdek, issiqlik zarblariga, tebranishga va mexanik kuchlarga nisbatan chidamliligining yuqoriligi kiradi.
Sirt haroratlarini o'lchashga mo'ljallangan termoelektr termometrlar maxsus tuzilishga ega. Bunday termojuftlardan kimyo sanoatida keng foydalaniladi, ular turli uskuna, quvur, mashinalarning aylanuvchi qismi va hokazolarning sirt haroratini o'lchashga xizmat qiladi.
Maxsus termoelektr termometrlardan vertikal uskunalarda (ammiak sintezi kolonnalarida, metanol va h.) haroratni o'lchash uchun ishlatiladigan ko'p zonali termometrlarni ko'rsatish mumkin.
Termojuftlarning asosiy kamchiligi sifatida ularning inertsionligining kattaligini ko'rsatish mumkin (5 minutdan ham oshadi).
Termoelektr termometr erkin uchlari haroratining o'zgarishini kompensatsiyalash usullari termojuft sovuq ulanmalari harorati o'zgarmas bo'lgandagina to'g'ri o'lchash mumkin. Ammo bu haroratlar o'zgarmas bo'lib qola olmaydi. Shuning uchun, termometrning sovuq ulanmasini o'lchash obъektidan nariroqqa haroratning o'zgarmas zonasiga olish lozim. Shu maksadda maxsus kompensatsion (uzaytiruvchi) simlardan foydalaniladi.
Yuqorida aytilganidek, termojuft bilan haroratni o'lchashda termojuftning erkin uchlaridagi haroratning o'zgarishiga qarab tuzatish kiritiladi. Sanoatda avtomatik ravishda tuzatish kiritish uchun ko'prik sxemalar ko'llaniladi(2.7-rasm).
Ko'prik termojuftga ketma-ket ulanadi. Uning R,1 R2, R3 qarshiliklari manganindan, R4 esa misdan ishlanadi. Rg qo'shimcha qarshilik ko'prikka berilgan kuchlanishni etarli darajada taъminlab berish uchun hizmat qiladi.. Energiya o'zgarmas tok manbaidan olinganda uning o'zgarishiga karab, ko'prikni turlicha darajalangan termojuftlar bilan ishlashga rostlash mumkin.
ermojuft kompensatsion ko'prikkacha termoelektrod simlar bilan ulanadi, ko'prikdan o'lchash asbobigacha esa mis simlar ulanadi.
Termojuft 2 erkin uchlarining darajalanish haroratida ko'prik 1 muvozanat xolatda bo'lib, ko'prikning ab uchlaridagi potentsiallar ayirmasi nolga teng bo'ladi. Erkin uchlarining harorati o'zgarishi bilan birga R4 qarshilikning qiymati ham o'zgaradi, natijada ko'prik muvozanati buziladi va uning ab uchlaridagi potentsiallar ayirmasi o'zga-radi. Bu ayirmaning qiymati erkin uchlaridagi haroratning o'zgarishi sababli paydo bo'lgan TEYuK ning teskari ishorali qiymatiga teng bo'ladi.
Millivol`tmetrlar
Termoelektr termometrlar (termojuftlarni)dagi TEYuKni o'lchash uchun magnitoelektr millivol`tmetrlar, potentsiometrlar va meъyorlovchi o'zgartkichlar keng qo'llanilmoqda.
Millivol`tmetr — magnitoelektr o'lchash asbobi bo'lib, uning ishlash printsipi qo'zg'aluvchan ramkadan o'tayotgan tokning o'zgarmas magnit maydoni bilan o'zaro taъsiriga asoslangan.
Millivol`tmetrning tuzilishi 2.8 - rasmda ko'rsatilgan.
Doimiy magnitning qutb uchlari 2 va tayanch tovonostlari 8 da aylanadigan o'qlarda joylashgan o'zak 3 orasidagi (havo oralig'ida) ramka 5 bor. Ramkaning uchlari o'qlar 7 ga ulangan Ramkaga kronshteyn 9, strelka 10 ulangan.
Strelkaning uchi shkala 11 bo'ylab siljiydi. Ramka termojuft zajiriga ulanganda spiral`-prujina 6 dan keladigan tok ramkadan o'tadi. Ramkaning chulg'ami orqali tok o'tganda hosil bo'lgan magnit maydoni bilan doimiy maydon o'rtasidagi o'zaro taъsir natijasida aylantiruvchi moment hosil bo'ladi, shu sababli ramka strelka 10 bilan birga aylanadi. Spiral` 6 bu aylanishga teskari taъsir qiladi. TEYuK iga strelkaning muayyan bir vaziyati to'g'ri keladi.Tok o'tmagan paytda elastik prujinalar 6 ramkani boshlang'ich vaziyatga qaytaradi, strelkaning shkala 11 bo'yicha ko'rsatishi esa nolga teng bo'ladi. Kronshteyn 9 strelkani muvozanat holatida saqlashi uchun posangi 4 bilan taъminlangan. Asbob shkalasi °S da darajalangan. Ramkadan o'tayotgan tok bilan doimiy magnit maydon orasidagi o'zaro taъsir tufayli paydo bo'lgan aylantiruvchi moment quyidagi ifoda orqali aniqlanadi.
M(ayl)=S1V1I (2.29)
bu erda, Mayl — aylantiruvchi moment; S1 — ramkaning geometrik o'lchami va chulg'amlari soni bilan aniqlanadigan doimiy koeffitsient; V — oralikdagi magnit induktsiyasi; I — ramkadagi tok.
Aylanishga teskari taъsir etuvchi moment:
Mtes=S2Eφ (2.30)
bu erda, S2 — elastik element (spiral` — prujina yoki cho'zilgan tolalar) o'lchamidan eniqlanadigan doimiy koeffitsient; E — spiral` prujinalarining elastik moduli yoki cho'zilgan tolalarning siljish moduli; φ — elastik elementning burilish burchagi.
Agar Mayl = Mtes yaъni muvozanat holati bo'lsa,
S2Eφ=S1BI (2.31)
u holda
(2.32)
Asbob tuzilishlari parametrlariga bog'liq bo'lgan S, V, E kattaliklar o'lchash jarayonida o'zgarmaydi, shuning uchun,
φ=K·I (2.33)
bu erda,
(2.33) ifodadan pirometrik millivol`tmetr shkalasi chiziqli ekanligini ko'rish mumkin.
Asbob qo'zg'aluvchan tizimining burilish burchagi ramkadan o'tayotgan tok kuchidan tashqari yana termojuft, ulaydigan simlar va millivol`tmetrlarning ichki qarshiligiga xam bog'liq:
(2.34)
bu erda, Et— TEYuK; RΤ — termjuft karshiligi; Rs—ulaydigan simlar karshiligi; Rm — millivol`tmegrning ichki qarishligi.
(2.34) ifodadan asbob strelkasining chetga chikishi TEYuK ning o'zgarmas qiymatida zanjirning turli qarshiliklariga bog'lik ekanligi ko'rinib turibdi. Shuning uchun, asbobning darajalanishi zanjir tashqi qismining muayyan qarshiiligida (Rtash = Rt + Rs) bajariladi va qo'shimcha xatoliklarga yo'l qo'ymaslik uchun pirometrik millivol`tmetrni o'rnatish jarayonida shu qarshilik aniq saqlanishi shart. Odatda, tashqi qarshilikning darajali miqdori 0,6; 1,6; 5; 15; 25 Omga teng bo'lib, asbobning shkalasi va pasportida ko'rsatiladi. Tashqi qarshilikni millivol`tmetr shkalasida ko'rsatilgan qarshilikka tenglashtirish uchun o'zgaruvchi qarshilikdan foydalaniladi.
O'lchash asbobi sifatida ishlatiladigan millivol`tmetrli termoelektrlar komplektining kamchiligi o'lchash asbobida tok mavjudligidir. Tok qiymatiga, yaъni millivol`tmetrning ko'rsatishiga TEYuK dan tashqari zanjirning qarshiligi ham taъsir qiladi:
Har bir qarshilikning o'zgarishi o'lchashda sodir bo'ladigan xatolikka olib keladi. Noqulay sharoitda bu xatolik asosiy xatolik miqdoridan (aniqlik sinfidan). oshib ketishi mumkin.
Texnik millivol`tmetrda ramka karshiligining millivol`metr umumiy qarshiligiga nisbati 1:3 dan ortiq emas. Millivol`tmetrning umumiy qarshiligini orttirib borilsa, uning harorat koeffitsienti kamayib boradi. Shu bilan atrof-muxit harorati o'zgarishidan kelib chiqadigan xatolik ham kamayadi. Agar termojuft erkin uchlarining harorati o'lchash jarayonida keng chegaralarda o'zgarsa, unda ko'prik sxemasidan foydalangan holda sovuq ulanmalar haroratini kompensatsiya qilish usuli qo'llaniladi.
Sanoatda va laboratoriyalarda qo'llaniladigan millivol`tmetrlar ko'rsatuvchi, o'zi yozuvchi va rostlovchi bo'lishi mumkin. Tuzilishining bajarilishi nuqtai nazaridan asboblar shchitda o'rnatiladigan va ko'chma bo'ladi. Ko'chma asboblar uchun 0,2; 0,5 va 1,0, shchitda o'rnatiladiganlari uchun 0,5; 1,0 va 1,5 aniqlik sinflari belgilangan.
Potentsiometrlar
Asboblarga o'lchash aniqligi nuqtai nazaridan qo'yiladigan talablar oshganligi sababli hozir haroratni termojuft bilan o'lchashda millivol`tmetrlardan foydalanishdagi kamchiliklardan holi bo'lgan kompensatsion yoki potentsiometrik usul tobora keng qo'llanilmoqda.
Potentsiometrik o'lchash usuli millivol`tmetr yordamida olib boriladigan o'lchashdan ancha afzaldir: potentsiometrning ko'rsatishi tashqi zanjir qarshiliklarining o'zgarishiga, asbob haroratiga bog'liq emas. Potentsiometrda termojuft erkin uchlari haroratining o'zgarishiga avtomatik ravishda tuzatish kiritiladi, shuning uchun, o'lchash aniqligi yuqori bo'ladi. Potentsiometrik o'lchash usuli o'lchanayotgan termojuft TEYuK ini potetsiallar ayirmasi. bilan muvozanatlashtirishga asoslangan. Bu potentsiallar ayrmasi kalibrlangan qarshilikda yordamchi tok manbaidan hosil bo'ladi. Potentsiallar ayirmasi termojuft TEYuK ning teskari ishorali qiymatiga teng.
Harorat yoki TEYuK ni o'lchash uchun ko'llaniladigan, qo'l bilan muvozanatlashtiriladigan potentsiometrning printsipial sxemasi 2.9-rasmda ko'rsatilgan.
Tok yordamchi E manbadan zanjirga o'tadi. Bu zanjirning b va S nuqtalari o'rtasida Rr o'zgaruvchan qarshilik — reoxord ulangan. Reoxord L uzunlikdagi kalibrlangan simdan iborat. b nuqta va oralikdagi reoxordning sirpanuvchi kontaktli sirpang'ichi joylashgan har qanday D nuqta o'rtasidagi potentsiallar ayirmasi RbD qarshilikka to'g'ri mutanosiblikda bo'ladi. Ketma-ket ulangan termojuft bilan almashlab ulagich P orkali sezgir nol` indikator NI ulanadi, termojuft zanjirida tok borligi shu indikator orkali aniqlanadi. Termojuftning toki Rbd tarmoqda yordamchi manba toki bilan bir yo'nalishda yuradigan qilib ulanadi. TEYuK ni o'lchash uchun reoxord sirpang'ichi nol` indikator strelkasini nolni ko'rsatguncha suradi.
2.9 – rasm. Qo'l bilan muvozanatlashtiriladigan potentsiometr sxemasi
Ayni paytda RbD karshilikdagi kuchlanishning kamayishi o'lchachayotgan TEYuK ga teng bo'ladi. Quyidagi tenglama bu holatni xarakterlaydi:
E(t,t0)-I·RbD=0 (2.35)
yoki
E(t,t0)=I·RbD (2.36)
bu erda, I RbD—-E manba kuchlanishining tarmoqdagi tushuvi.
Zanjir tarmog'idagi tok kuchi butun zanjirdagi tok kuchiga teng,
demak:
(2.37)
bundan,
(2.38)
Kompensatsiya paytida Ub,D=E(t,t0) nazarda tutilsa;
(2,39)
Reoxord kalibrlangan qarshilikka, yaъni uning xar bir uzunligining teng tarmog'i bir xil qarshilikka ega bo'lgani uchun
(2,40)
Shunday qilib, E(t,t0) termojuftning TEYuK reoxord karshiligi RBC tarmog'idagi kuchlanish tushuvi miqdori bilan aniqlanib, qolgan qarshiliklarga bog'liq emas. RBC reoxord shkala bilan taъminlanishi va shkala bo'linmalari millivol`t yoki harorat birliklariga teng bo'lishi mumkin. TEYuK ni o'lchash aniqligi reoxord zanjiridagi I tok kuchining o'zgarmasligiga bog'lik. Tok kompensatsion usul bilan beriladi va nazorat qilinadi. Buning uchun potentsiometr sxemasiga normal elementli qo'shimcha kontur kiritiladi. Odatda, normal element (NE) vazifasini simob-kadmiyli gal`vanik Veston elementi bajaradi. Bu elementning elektr yurituvchi kuchi20°Sda 1.0183V ga teng. NE almashlab ulagich P orqali qarshilik RNE uchlariga ulanadi va uning EYuKi yordamchi tok manbai E ning EYuKi tomon yo'nalgan bo'ladi. Qarshilik R yordamida kompensatsion zanjirdagi tok kuchini rostlash bilan NI ning strelkasi nolni ko'rsatishiga erishiladi. Bunday holda kompensatsion zanjirdagi tok kuchi quyidagicha ifodalanadi
(2.41)
Termojuftning TEYuK ni o'lchashda P almashlab ulagich I vaziyatdan O' vaziyatga o'tkaziladi. Reoxord RR ning D sirpang'ichini siljitib b va s nuktalar orasidagi potentsiallar ayirmasini termojuft TEYuK iga tenglashtiriladi. Shu paytda termojuft zanjiridagi tok kuchi 0 ga teng, shuning uchun,
(2.42)
ENE va Rne larning qiymati o'zgarmas bo'lgani uchun TEYuK ni aniqlash qarshilik tarmog'ining uzunligini aniqlash bilan baravardir.
EYuK ni kompensatsion usul bo'yicha o'zgaruvchan tok sharoitida ham o'lchash mumkin. Ammo bu holda o'lchash aniqligi birmuncha pastroq, o'zgaruvchan tokda ishlaydigan asboblar esa birmuncha murakkabroqdir. Ko'chma potentsiometrlar tsex va laboratoriya sharoitlarida tekshiruv va darajalash ishlarida EYuK ni kompensatsion usul bo'yicha o'lchash uchun qo'llaniladi; namuna potentsiametrlar aniq o'lchashlarda ishlatiladi. Bu asboblarning o'lchash sxemalari yuqorida ko'rilgan sxemaga o'xshash, faqat farqi shundaki, o'lchov reoxordi namuna qarshiliklardan tashkil topgan sektsiyalar shaklida tayyorlanadi.
2.10 – rasm. Avtomatik potentsiometrning tuzilish sxemasi.
Yuqorida ko'rilgan potentsiometrlarda o'lchash zanjirining nobalans toki nol` indikator asbobi strelkasini xarakatga keltiradi, avtomatik potentsiometrlarda esa bu asbob yo'q. Uning o'rniga elektron blok ishlatiladi.
Ko'chma potentsiometrlardan farqli o'larok, avtomatik potentsiometrlardagi reoxordning sirpang'ichi qo'l bilan emas, balki maxsus qurilma orqali avtomatik ravishda siljiydi. 2.10-rasmda avtomatik potentsiometrning tuzilish sxemasi ko'rsatilgan.
TP termojuftli TEYuK Ex ni o'lchash uni kalibrlangan RP reoxord kuchlanishining kamayishi bilan taqkoslash orqali bajariladi. Potentsiometrning kompensatsion sxemasi sirpang'ich K li reoxord Rr, o'zgarmas kuchlanish Ex ni o'zgaruvchan kuchlanishga aylantirib beruvchi elektron kuchaytirgich 1, reversiv elektr dvigatel` 2 va tok manbai Ea dan iborat. Elektr dvigatel` 2 reduktor 3 orqali sirpang'ich K va strelka 4 bilan bog'langan. Kompensatsion sxemaning sirpang'ichi reoxord bo'ylab kuchlanish tushuvi tomon avtomatik siljiydi. Bu siljish reversiv elektr dvigatel` RD yordamida bajariladi va nomuvozanat (kuchlanish nolga teng) bo'lgunicha davom etadi. Shunday qilib sirpang'ich K va unga biriktirilgan strelkaning vaziyati TEYuK ning qiymatini, demak, o'lchanayotgan haroratni ko'rsatadi. Qarshilik R kompensatsion zanjirdagi ish tokini rostlash uchun xizmat qiladi.
2.11-rasmda zamonaviy avtomatik potentsiometr (KSP-4) o'lchash qismining printsipial sxemasi keltirilgan. Potentsiometr o'lchash ko'prigining diagonallaridan biriga elektron kuchaytirgich EK va termojuft TP ketma-ket ulangan. Termojuftni ulash elektromagnit maydon taъsirini kamaytirish uchun mo'ljallangan fil`tr (rasmda fil`trning Rf — Sf sodda sxemasi ko'rsatilgan) orqali bajariladi. O'lchash ko'prigining ikkinchi diagonaliga stabillashgan tok manbai STM ulanadi. Bu manba o'lchash zanjiridagi ish tokining o'zgarmasligini taъminlaydi.
Termojuft TP dan (yoki biron boshqa datchikdan) olingan o'lchash axboroti signalining o'zgarishi bilan elektron kuchaytirgichning kirishiga nobalanslik signali beriladi. Bu signal maъlum bir o'zgartgich orqali o'zgaruvchan tokka aylanib, reversiv dvigatel` RD aylanish holatiga kelguncha kuchayadi. Reversiv dvigatelning aylanish yo'nalishi nobalanslik ishorasiga bog'liq. Bu aylanish natijasida mexanik uzatma (shkiv yoki tros) yordamida Rr reoxord sirpang'ichi nobalanslik signali o'chguncha siljiydi.
2.11 – rasm. Avtomatik potentsiometr o'lchash qismining printsipial sxemasi
Bulardan tashqari potegtsiometr o'lchash sxemasiga qurilmaning umuman normal ishini taъminlovchi bir kator elementlar kiradi. Rsh, Rk, rk qarshiliklar reoxord qarshiligi Rp ni rostlash uchun xizmat qiladi: bunda asbobning darajalanish va o'lchash oralig'i, yaъni o'lchash chegaralari nazarda tutilishi lozim. Qarshilik Rn va gn lar yordamida shkala boshlanishi rostlanadi. Rd ballastli qarshilik, Rrt, Rrt va Rs rezistorlar STM taъminlash manbaining ish tokini cheklash va rostlash uchun qo'llaniladi. Rm rezistor termojuft erkin uchlaridagi harorat o'zgarishining taъsirini kompensatsiya qilish uchun mo'ljallangan va termojuft uchlari ulangan joy, yaъni asbobning kirish panelida joylashgan, RM dan tashqari hamma rezistorlar manganindan, Rm rezistor esa mis yoki nikeldan tayyorlanadi.
Potentsiometrlarning turli xil o'lchamlardagi ko'rsatuvchi, qayd qiluvchi, signal beruvchi, rostlovchi turlari chiqariladi.
Avtomatik potentsiometrlarning aniqlik sinfi: 0,25; 0,5 va 1,0.
Termojuftning TEYuK ini aniq o'lchash va magnitoelektr millivol`metr hamda avtomatik potentsiometrlarni tekshirish uchun o'zgarmas tokda ishlaydigan laboratoriya potentsiometrlaridan foydalaniladi: ko'chma PP-63 va PP-70; namuna R330, R371 va boshqa potentsiometrlar. Namuna asboblarning aniqlik sinfi: 0,002 va 0,005.
TermoEYuKning meъyorlovchi o'zgartkichi.
Termoelektrik o'zgartkichlardan olingan axborotni EHMga yoki avtomatik rostlash tizimiga kiritish uchun meъyorlovchi o'zgartkich keng qo'llanadi. U termoelektr o'zgartkichlarning signallarini 0—5 mA o'zgarmas tokdagi bir xillashtirilgan signalga almashtirish uchun mo'ljallangan.
Meъyorlovchi o'zgartkichning ishlashi ish toki o'zgaruvchi kuchga ega bo'lgan potentsiometrning sxemasidan foydalangan holda termo EYuK ning kompensatsiyalovchi o'lchash usuliga asoslangan.
2.12 – rasm. Termoelektr termometr (termojuft) bilan ishlaydigan
meъyorlovchi o'zgartkichning sxemasi.
O'zgartkichning sxemasi 2.12-rasmda keltirilgan. Bu erda, I — o'lchash konturi; II — kompensatsiya konturi. I konturda tuzatuvchi ko'prik TK, chiqish toki Ichiq bo'lgan kuchaytirgich K1 va rezistor Rt bor.
I konturga G' va D uzayturuvchi o'tkazgichlar yordamida termojuft AV ulangan. Tuzatuvchi (korrektorlovchi) ko'prik termojuftning bo'sh uchi haroratining o'zgarishiga avtomatik tuzatma kiritish uchun, shuningdek, o'lchashning kuyi chegarasi 0°S ga teng bo'lmagan o'zgartkichlarda boshlang'ich termo EYuK ni kompensatsiyalash uchun mo'ljallangan. Ko'prik manbaining ab diagonaliga o'zgarmas tokning barqarorlashtirilgan kuchlanishi ulangan. R1,R2 va R3 rezistorlar — manganindan, Rm rezistor esa misdan yasalgan. K1 kuchaytirgich ikkita kaskaddan iborat: ikki taktli ikki yarim davrli sxema bo'yicha bajarilgan magnit MK va o'zgarmas tokning kuchayishi rejimida ishlovchi yarim o'tkazgichli kuchaytirgich K. Kuchaytirgich K1 - nol`—indikator vazifasini bajaradi.
II kompemsatsiya konturiga Rkk rezistor va teskari bog'lanish (aloqa) kuchaytirgichi K2 kiradi. Bu kuchaytirgich K1 kuchaytirgichga o'xshaydi, lekin kuchaytirgichning chiqish toki bo'yicha chuqur manfiy bog'lanish bilan ulangan. K2 kuchaytirgichning Imb, chiqish toki II konturning ishchi toki hisoblanadi va bu tok Rkk qarshilik bo'ylab o'tganda unda II kontur tomonidan Ukk =Imb·Rkk kompensatsiyalovchi kuchlanish vujudga keltiriladi. I kontur tomonidan Rab rezistorga tuzatuvchi ko'prik TK ning sd o'lchov diagonalida vujudga keluvchi Ucd(1 kuchlanish bilan ko'shilgan EAB(t,t0) termoelektr o'zgartkich signali keltiriladi. Bu kuchlanish, yuqorida aytilganidek, termoo'zgartkichning bo'sh uchlaridagi haroratning tuzatmasiga teng, yaъni Ucd=EAB(t’0,to).
Shunday qilib, bu EAB(t,t0)= EAB(t,t’0)+Ucd ga teng yakka signal Ukk kuchlanish bilan taqqoslanadi. ∆U=EAB(t,t0)-Ukk ga teng nobalanslik K1 kuchaytirgichga beriladi, u erda o'zgarmas tokning ∆U signali avval magnit kuchaytirgich MK da o'zgaruvchi tok signaliga aylantiriladi, so'ngra kuchaytiriladi va yana o'zgarmas tok signaliga aylantiriladi, u o'zgarmas tokning yarim o'tkazgichli kuchaytirgichi YaK da ko'shimcha ravishda kuchaytiriladi. K1 kuchaytirgichning chiqish signali Ichiq tokini vujudga keltiradi, u RTN tashqi zanjirga keladi va keyin kuchaytirgich orqali teskari aloqa kuchaytirgichi K2 ga keladi. K2 ku chaytirgichning It6 chiqish toki o'zgaradi va Rkk rezistorda Ukk, kuchlanish pasayishini (tu shishini) ∆U nobalans kompensatsiyalashning statik xatosi deb ataluvchi biror kichik δU kattalikkacha o'zgartiradi.
Kompensatsiyalashning statik xatosining mavjud bo'lishi I o'lchash konturida kompensatsiyalanmagan tok o'tishga olib keladi. Bunda o'lchanuvchi termoEYuK qanchalik katta bo'lsa, bu tok shunchalik katta bo'ladi.
Statik avtokompensatsion sxema bo'yicha bajarilgan qurilmalarda bunday xatolikni yo'qotib bo'lmaydi, chunki o'zgartkichning Ichiq chiqish toki va kompensatsiya konturining Itb toki bu xatolikning mavjudligi bilan aniqlanadi va unga mutanosibdir. Shu bilan birga avtokompensatsion sxemaning statik xatosi, agar kuchaytirish koeffitsienti katta bo'lgan kuchaytirgich foydalanilsa, ancha kamaytirilishi mumkin.
Endi o'lchanayotgan termo EYuK EAV(t,t0) bilan o'zgartkichning chiqish toki Ichiq orasidagi matematik bog'lanishni qarab chikamiz.
Yuqorida aytilganlarga muvofiq
∆U=EAB(t,t0)-Ukk (2.43)
K1 va K2 kuchaytirgichlarning chiqishida quyidagi signallar shakllanadi:
(2.44)
(2.45)
bu erda, Kk1 va Kk2 — kuchaytirgich K1 va K2 larning kuchaytirish koeffitsientlari; Ikir = ∆U/Rkr kuchaytirgichning kirish zanjirida ∆U signal vujudga keltiradigan tok; Rkir — K1 kuchaytirgich kirish zanjirining qarshiligi. Rkk rezistorda kuchlanishning tushishini topamiz:
(2.46)
(2.43), (2.44) va (2.46) ifodalar orqali ushbuni topamiz:
Ichiq=K·EAB(t,t0) (2.47)
bunda meъyorlovchi
o'zgartkichning o'zgartirish koeffitsienti
Shunday qilib, meъyorlovchi o'zgartkichning chiqish toki termoelektr o'zgartkich (TEO') ning signaliga mutanosib bo'ladi.
Kirish signalining qiymatiga qarab, termoelektr o'zgartkichlar bilan ishlovchi meъyorlovchi o'zgartkichlar 0,6...1,5 aniqlik sinflariga ega.
2.5-§. QARShILIK TERMOMETRLAR
Haroratni qarshilik termometrlari bilan o'lchash harorat o'zgarishi bilan o'tkazgich hamda yarim o'tkazgichlar elektr qarshiligining o'zgarish xususiyatiga asoslangan. Demak, o'tkazgich yoki yarim o'tkazgichning elektr qarshiligi uning harorati funktsiyasidan iborat, yaъni R = f(t). Bu funktsiyaning ko'rinishi termometr qarshiligi materialining xossalariga bog'liq. Ko'pchilik toza metallarning elektr qarshiligi harorat ko'tarilishi bilan ortadi, metall oksidlari (yarim o'tkazgichlar)ning qarshiligi esa kamayadi. Qarshilik termometrlarini tayyorlashda quyidagi talablarga javob beruvchi toza metallar qo'llaniladi:
1) o'lchanayotgan muhitda metall oksidlanmasligi va kimyoviy tarkibi o'zgarmasligi kerak;
2) metallning haroratga qarshilik koeffitsienti etarli darajada katta va barqarorlashgan bo'lishi lozim;
3) qarshilik harorat o'zgarishi bilan to'g'ri yoki ravon egri chiziq bo'yicha keskin chetga chiqishlarsiz va gisterezis holatlarisiz o'zgarishi kerak;
4) solishtirma elektr qarshilik etarlicha katta bo'lishi kerak. Maъlum haroratlar oralig'ida yuqoridagi talablarga platina, mis, nikel`, temir, vol`fram kabi metallar javob beradi.
Harorat o'zgarishi bilan elektr qarshilygining o'zgarishini xarakterlovchi parametr elektr qarshilikning harorat koeffitsienti deyiladi. Harorat koeffitsienti haroratga bog'liq bo'lgan metallar uchun u faqat haroratning har bir qiymati uchun aniqlanishi mumkin:
(2.48)
bu erda, R0 va Rt — 0 va t°S haroratdagi qarshilik.
Temperatura koeffitsienti °S -1 yoki 0K-1 larda ifodalanadi. Ko'pgina sof metallar uchun harorat koeffitsienti 0,0035 ... — 0,065 K-1 chegaralarda yotadi. Yarim o'tkazgichli metallar uchun harorat koeffitsienti manfiy va metallarnikidan bir tartibga ko'p (0,01 . . . 0,015 K-1) bo'ladi.
Hozir qarshilik termometrlarini tayyorlash uchun mis, platina, nikel` va temirdan foydalaniladi.
Mis arzon material bo'lib, uning qarshiligi amalda haroratga chiziqli bog'liq, yaъni
Rt=R0(1+at) (2.49)
bu erda, Rt va R0 - t va 0°S haroratda termometr qarshiligi; a — mis simning harorat koeffitsienti: a = 4,28·10-3 K-1
Mis oksidlanishi tufayli u 200°S dan ortiq bo'lmagan haroratlarni o'lchashda qo'llaniladn. Misning kamchiliklariga uning solishtirma qarshiligining kamligini kiritsa bo'ladi; σ=17·10-7 Om·m. Solishtirma qarshilik termometrning o'lchamiga taъsir etadi: solishtirma qarshilik qancha kam bo'lsa, sim shuncha ko'p kerak bo'ladi, shuning uchun, termometr o'lchami shuncha katta bo'ladi.
Misdan tayyorlangan qarshilik termometrlari —200 dan + 200°S gacha haroratlarni uzoq vaqt davomida o'lchashda qo'llaniladi. Nominal qarshiliklar 0°S da 10, 50 va 100 Om ni tashkil etadi.
Amaliyotda yana R0=53 Om li termometr ishlaydi. Bu qarshilik termometrlari uchun quyidagi belgilashlar kiritilgan: 1 Om, 5 Om, 10 Om (R0=53 Om ыarshilik termometri Gr. 23 deb belgilangan).
Platina — qimmatbaho material. Kimyoviy jihatdan inert va sof holda osonlik bilan olinadi. Platinadan tayyorlangan qarshilik termometrlari—260 dan +1100°S gacha haroratlarni o'lchash uchun qo'llaniladi. Platina qarshiligining haroratga bog'liqligi murakkab bog'lanishdan iborat bo'lib,—183 dan 0°S gacha harorat oralig'ida quyidagicha yozilishi mumkin:
Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] (2.50)
0 dan + 630°S gacha oralikda esa, quyidagicha ifodalanadi:
Rt=R0(1+At+Bt2) (2.51)
bu erda, Rt va R0 — mos ravishda t va 0°S haroratlarda platina karshiligi; A, V, S — o'zgarmas koeffitsientlar bo'lib, ularning qiymati termometrni darajalashda kislorod, suv va oltingugurtning qaynash nuqtalari bo'yicha aniqlanadi.
Standart qarshilik termometrlarida qo'llaniladigan PL- 2 markali platina uchun (2.50) va (2.51) tenglamalardagi koeffitsientlar quyidagi qiymatlarga ega:
A = 3,96847·10 -3 1/°S; V = — 5,847·10-7 1/0S; S = — 4,22·10-121/°S.
Texnik termometrlarni tayyorlashda ishlatiladigan PL-2 markali platina uchun R100/R0 = 1,391
0°S da platinali qarshilkk termometrlari quyidagi qarshiliklarga ega bo'lishi mumkin: 1, 5, 10, 50, 100 va 500 Om (amalda R0 = 46 Om li termometr ishlatiladi). Bu qarshilik termometrlari uchun o'zgarishning nominal statistik xarakteristikasiga quyidagi belgilashlar kiritilgan: 1P, 5P, 10P, 50P, 100P va 500P (R0==46 Om qarshilikli termometr Gr. 21 deb belgilangan).
Platinaning kamchiliklaridan biri uning tiklovchi muhitda metall bug'lari, uglerod oksidi va boshqa moddalar bilan ifloslanishidir. Bu ayniqsa yuqori haroratlarda namoyon bo'ladi.
Nikelli va temirli qarshilik termometrlari —60 dan + 180°S gacha haroratlar oralig'ida ishlaydi. Nikel` va temir qarshilik termometrlari katta harorat koeffitsientiga ega:
aN1=(6,21-6,34)·10-3K-1
aFe=(6,25-6,57)·10-3K-1
va solishtirma qarshiligi katta:
δN1=1,18-1,38·10-7Om·m;
δFe=0,55-0,61·10-7OM·m.
Ammo bu metallar quyidagi kamchiliklarga ega: ularni sof xolda olish qiyin, bu esa bir-birini almashtira oladigan qarshilik termometrlari tayyorlashda qiyinchilik tug'diradi; temir va, ayniqsa, nikel` qarshiligining haroratga bog'liqligi oddiy empirik tenglamalar bilan ifodalanadigan egri chiziqlardan iborat emas; nikel` va, ayniqsa, temir nisbatan past haroratlarda ham osongina oksidlaiadi. Bu kamchiliklar qarshilik termometrlarini tayyorlashda nikel` va temir qo'llashni cheklab qo'yadi.
2.13-rasmda yuqorida ko'rilgan solishtirma elektr qarshilikning metallar haroratga bog'lanishi berilgan.
Qarshilik termometrlarini (termistorlarni) tayyorlash uchun yarim o'tkazgichlar (baъzi metallarning oksidlari) xam
ishlatiladi. Yarim o'tkazgichlarning muhim afzalligi ularning
harorat koeffitsientining kattaligidir.
Termoqarshiliklar tayyorlashda titan, magniy, temir, marganets, kobal`t, nikel`, mis oksidlari yoki baъzi metallarning (masalai, germaniy) kristallari turli aralashmalar bilan birgalikda qo'llanadi.
Yarim o'tkazgich termometr qarshiligi (termorezistor qarshiligi) bilan harorat orasidagi bog'lanish quyidagicha ifodalanishi mumkin:
(2.52)
R0 qiymat T0 haroratda termometr qarshiligi bilan aniqlanadi, V qiymat esa, termometr tayyorlanadigan yarim o'tkazgich materialiga bog'lik.
1,5 0K va undan yuqori haroratlarni o'lchash uchun germaniyli termorezistorlar ayniqsa keng tarqalgan.
-100 dan +300°Sgacha haroratlarni o'lchash uchun oksidlanuvchi yarim o'tkazgich materiallardan foydalaniladi. Yarim o'tkazgichli termorezistorning o'zgarish koeffitsientlari metall simdan qilingan sezgir elementli qarshilik termometrlarinikiga qaraganda bir necha tartibga ortiq. Ammo individual darajalash zarurati haroratni o'lchashda yarim o'tkazgichli termorezistorlarni keng qo'llanish imkonini cheklab qo'yadi.
Haroratni o'lchashda MMT-1, MMT-4, MMT-6, KMT-1, KMT-4 turdagi termoqarshiliklar ishlatiladi.
Yarim o'tkazgichli termorezistorlar ko'proq termosignalizatsiya va avtomatik himoya qurilmalarida qo'llanadi.
Qarshilik termometrlari termoelement (sezgir element) va tashqi himoya qobig'idan tuzilgan.
Metall qarshilikli termometrlarning sezgir elementi, odatda, shisha, kvarts, keramika, slyuda yoki plastmassadan qilingan karkasga o'ralgan sim yoki lentadan iborat.
Sezgir elementli termometr uchining qisqichlariga o'lchov asbobiga boradigan simlar ulangan.
Platinali termometrlarning sezgir elementi ikkita yoki to'rtta keramik karkas 1 ning kapillyar kanallarida joylashgan ketma-ket ulangan spirallar 2 dan tashkil topgan (2.14-rasm). Karkas kanallari keramik kukun 3 bilan to'ldiriladi, bu kukun izolyator bo'lib xizmat qiladi va spiralning prujinaga o'xshash egiluvchanligini taъminlaydi. Spiral uchlariga platinali yoki iridiy-rodiyli (60% rodiyli) simdan qilingan quloqchalar 4 kavsharlangan. Keramik karkasda sezgir element
maxsus glazur` (yoki termotsement) 5 bilan germetizatsiyalanadi. Karkas
kanalining spirallari va devorchalari orasidagi bo'shliq alyuminiy
oksidi kukuni bilan to'ldirilgan, u izolyator bo'lib xizmat qiladi hamda
spirallar va karkas orasida issiqlik kontaktini oshiradi. Platinali qarshilik termometrlarining sezgir elementlari diametri 0,04...0,07 mm li platina simdan tayyorlanadi.
Qarshilik termometrlarining tuzilishi 2.15-rasmda keltirilgan. Qarshilik termometrining simdan qilingan sezgir elementi to'rt kanalli keramik karkas 2 ga joylashtirilgan. Mexanik shikastlanishdan va o'lchanayotgan yoki atrof - muhitning zararli taъsiridan saqlanish uchun sezgir element himoya qobig'i 3 ga joylashtirilgan. U keramik vtulka 4 bilan zichlashtirilgan. Sezgir elementning kuloqchalari 5 izolyatsion keramik naycha 6 orqali o'tadi.
Shularning hammasi o'lchash obъektida rez`bali shtutser 8 yordamida o'rnatilgan himoya g'ilofi 7 da joylashgan. Himoya g'ilofining uchida termometrning ulaydigan uchi 9 joylashgan. Uchida termometr quloqchalarini mahkamlash va simlarni ulash uchun vintlar 11 bo'lgan izolyatsion kolodka joylashgan. Uchi qopqoq bilan yopiladi. Simlar shtutser orqali chiqariladi. Tashqi elektr va magnit maydonlari taъsirini kamaytirish uchun qarshilik termometrlarining sezgir elementlari induktivsiz o'ramli qilib yasaladi.
Qarshilikni o'lchash uchun termometr bo'ylab tok o'tishi lozim. Bunda Joul` — Lents qonuniga ko'ra issiqlik ajralib, u termometrni o'lchanayotgan muhit haroratiga qaraganda yuqoriroq haroratgacha qizdiradi. Natijada uning qarshiligi tegishlicha o'zgaradi.
Sanoat sharoitlarida o'lchash toki shunday hisoblanadiki, natijada o'z-o'zini qizdirish hisobiga yuz beradigan xatolik 0°S dagi termometr qarshiligi 0,1% R0 dan ortiq bo'lmaydi. Qarshilik termometrlarining kamchiligi — qo'shimcha tok manbaining zarurligidir.
Termometrlarning va boshqa qarshilik o'zgartiruvchilarning
qarshiliklarini o'lchash uchun: logometrlar, muvozanatlashtirilgan va muvozanatlashmagan ko'prik sxemalari, kompensatsion usul va termoqarshilikning meъyorlovchi o'zgartkichlaridan foydalaniladi.
Logometrlar
Logometr, ko'pincha, texnik qarshilik termometrlari bilan birgalikda haroratni o'lchash uchun qo'llanadi. Logometrning ishlash printsipi ikki elektr zanjiridagi toklar nisbatini o'lchashga asoslangan. Zanjirlardan biriga qarshilik termometri, ikkinchisiga esa o'zgarmas qarshilik ulangan. 2.16-rasmda logometrning sxemasi keltirilgan. U o'zaro va strelka 3 bilan bikr qilib maxkamlangan ikkita ramachalar 1 va 2dan iborat. Bu ramachalar esa doimiy magnit qutb uchliklari 4 va 5 bilan o'zak orasidagi havo tirqishida joylashtirilgan. Bu tirqish bir tekis qilinmagan, shuning uchun, magnit induktsiyasi qiymatlari uning turli nuqtalarida (ramachalar va strelkaning burilish burchaklari turlicha bo'lganda) turlicha bo'ladi. Markazdan qutb uchliklari chetlariga qarab havo tirqishi kamayadi va mos ravishda markazdan qutb uchliklari chetlariga qarab tirqishda magnit induktsiyasi o'sadi. Logometrning ikkala ramkasi bitta o'zgarmas tok manbai E dan taъminlanadi, ular aylantiruvchi momentlari bir-biriga karshi yo'naladigan qilib ulangan. Aylantiruvchi momentlar M1 va M2 ning qiymati mos ravishda quyidagiga teng:
M1=S1V111 (2.53)
M2=S2V212 (2.54)
bu erda, S1 va S2 — ramachalarning geometrik o'lchamlari va ulardagi sim uramlari soni bilan aniqlanadigan o'zgarmas koeffitsientlar; V1 va V2 — ramachalar joylashgan joydagi magnit induktsiyalari; 11 va 12 — ramachalardan o'tayotgan tok kuchlari.
Ramachalar qarshiligi teng, yaъni R1 = R2 va R= Rt bo'lsa, I1=I2 va M1=M2 bo'lib, ko'zg'aluvchi tizim muvozanat holatda bo'ladi. Agar termometr karshiligi o'zgarsa, ramachalardan birida tok kuchayadi, shu sababli momentlar muvozanati buzilib, qo'zg'aluvchan tizim esa harakatga keladi. Toki kuchaygan ramacha magnit induktsiyasi kichik tirqishga kiradi, ikkinchi ramacha esa magnit induktsiyasi katta tirkishga kiradi. Maъlum bir holatda ramachalar momenti muvozanatlashadi, yaъni
S1V1I1=C2B2I2 (2.55)
Bu tenglamadan
(2.56)
kelib chiqadi. 11 va 12 ning taъminlash manbai E orqali ifodalangan qiymatlarni qo'ysak, quyidagi natijaga ega bo'lamiz:
(2.57)
B=f(φ) bo'lgani uchun
(2.58)
Shuning uchun,
(2.59)
(2.60)
R,R1 va R2 — doimiy kattaliklar bo'lgani uchun qo'zg'aluvchan tizimning burilish burchagi termometr qarshiligi qiymatiga bog'lik:
φ=f(Rt) (2.61)
Shunday qilib, qo'zg'aluvchan tizimning burilish burchagi yoki M1 va M2 momentlar teng bo'lgandagi (tizimning muvozanat holati) logometr ko'rsatishi termometr qarshiligiga bog'liq va taъminlash kuchlanishiga bog'liq emas.
Tenglamalarni keltirib chiqarishda tayanchlardagi ishqalanish, issiqlik o'tqazuvchilarning qarshilik momentlari, qo'zg'aluvchan tizimning inertsiya momentlari va qator boshqa omillar eъtiborga olinmadi. Shuning uchun, amalda logometrning ko'rsatishi bilan taъminlash kuchlanishi orasida qandaydir bog'lanish bor.
Logometrning sezgirligini oshirish va harorat kompensatsiyasini amalga oshirish imkoniyati bo'lishi uchun simmetrik ko'prikli o'lchash sxemasiga ega bo'lgan logometr qo'llanadi.
Ko'chma asboblar uchun logometrlarnnng aniqlik sinfi 0,2; 0,5 va 1,0 ni, shchitda o'rnatilgan statsionar (turg'un) asboblar uchun 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 va 2,5 ni tashkil etadi. Logometrlar ko'rsatuvchi, o'zi yozar, shuningdek, signal berish va rostlash uchun qo'shimcha qurilmalari bo'lishi mumkin.
Qarshiliklar o'lchashning ko'prik sxemasi
Termometrlar qarshiligini o'lchash uchun elektrotexnikada foydalaniladigan odatdagi muvozanatlashtirilgan va muvozanatlashtirilmagan ko'prik sxemalarini qo'llash mumkin.
Muvozanat ko'priklari ikki xil: laboratoriyada (noavtomatik) va sanoatda ishlatiladigan (avtomatik) bo'ladi. Yarim o'tkazgichli termoqarshiliklarning o'lchov asbobi sifatida esa, odatda, muvozanatlashtirilmagan ko'priklar xizmat qiladi.
2.17 - rasmda karshilik termometri ulanadigan, o'zgarmas tokda ishlaydigan muvozanatlashtirilgan ko'prikning printsipial sxemasi keltirilgan. Ko'prik ikkita doimiy karshiliklar (rezistorlar) R1 va R2, reoxord Rp, qarshilik termometri Rt va ulaydigan simlarning karshiliklari Rsim dan iborat. Ko'prikning bir diagonaliga E o'zgarmas tok manbai, ikkinchisiga esa almashlab ulagich P orqali nol` indikator NP ulanadi. Reoxord Rr ning sirpang'ichi siljishi tufayli ko'prikning erishilgan muvozanat holatida uning diagonalidagi tok kuchi nolga teng bo'ladi. Shu paytda ko'prikning b va d uchlaridagi potentsiallar teng bo'ladi. I manba toki ko'prikning a uchida ikkiga — 11 va 12 ga bo'linadi.
Demak, R1 va R2 qarshiliklar bir-biriga teng bo'lgani uchun quyidagi tenglamani yozish mumkin:
R1I1=R2I2 (2.62)
Ko'prikning bs va sd elkalaridagi potentsiallar ham teng bo'ladi, yaъni
IPRP=It(Rt+2Rsim) (2.63)
(2.62) tenglamani (2. 63) tenglamaga bo'lsak
(2.64)
Agar I0=0,11=Ip va I2=It bo'lsa,
R1(Rt+2Rsim)=RpR2 (2.65)
(2.66)
Agar atrofdagi haroratni doimiy deb hisoblasak,
2Rsim = sonst.
U holda (2. 66) tenglama quyidagi ko'rinishni oladi:
Rt=K·Rp-K1=f(Rp) (2.67)
Shunday qilib, Rt. o'zgarishi bilan reoxord qarshiligi Rp o'zgartirib, ko'prikni muvozanat xolatga keltirish mumkin. O'lchanayotgan muhit haroratining o'zgarishi katta bo'lib, Rp ning o'zgarishi sababli yuzaga keladigan xatolik mikdori ko'payib ketish xavfi paydo bo'lganda, qarshilik termometrining uch simli ulash sxemasi ko'llanadi (2. 18-rasm).
Bunday ulash usulida bir simning qarshiligi Rt karshilikka, ikkinchi simning karshiligi esa Rp o'zgaruvchi qarshilikka qo'shiladi. Ko'prik muvozanatining tenglamasi quyidagicha bo'ladi:
(2.68)
R1=R2 bo'lsa,
R+Rsim=Rp+Rsim (2.69)
Bu tenglamadan ko'rinib turibdiki, uch simli sxemada simlarning qarshiligi o'lchash natijasiga taъsir qilmaydi.
Uch simli sxemalarda har bir liniyadagi alohida moslash qarshiliklari yordamida berilgan Rsim qiymatgacha olib boriladi. Muvozanatlashtirilgan ko'prik sxemalarining kamchiligi (qo'l manipulyatsiyasini bajarish zaruriyati) muvozanatlashtirilmagan ko'priklar sxemasida bartaraf etilgan.
Muvozanatlashtirilmagan ko'priklar haroratni o'lchash uchun qarshilik termometrlari bilan birgalikda ham qo'llaniladi. Ammo ulardan gaz analizatorlarida, kontsentratormerlarda va qator o'lchash vositalarida keng foydalaniladi.
Muvozanatlashtirilmagan ko'priklar haroratni bevosita o'lchash imkonini beradi. 2.19- rasmda bu kuprikning sxemasi keltirilgan: R — rostlash qarshiligi; R1,R2,R3 — ko'prikning doimiy qarshiliklari; Rm — millivol`tmetr qarshiligi; Rn — nazorat karshiligi; N (nazorat) holatidan O' o'lchash holatiga o'tkazish almashlab ulagichi — P; Rt — qarshilik termometri; P—O' holatda turganida Rt ning o'zgarishi bilan millivol`tmetr orkali taъminlash kuchlanishiga to'g'ri mutanosib bo'lgan tok o'tadi. Demak, tok o'zgarmas bo'lishi kerak, bu vazifani rostlash karshiligi R bajaradi. Taъminlash kuchlanishini nazorat qarshiligi Rn bajaradi. RH ning qiymati shunday tanlanishi kerakki, karshilik ulanganda asbob strelkasi shkaladagi qizil chiziqli belgini ko'rsatsin.
Rt qarshilik o'zgarganda, almashlab ulagich O' vaziyatda turganida, millivol`tmetr orqali kuchi shu o'zgarishiga to'g'ri mutanosib bo'lgan tok o'tadi:
(2.70)
Bunda K (Om3 larda) ushbu qiymatga teng:
RM(R1+Rt)·(R2+R3)+R2R3(R1+Rt)+R1Rt(R2+R3) (2.71)
(2.70) tenglamadan ko'rinadiki, millivol`tmetr orqali o'tadigan tok kuchi taъminlash kuchlanishi Uab ga to'g'ri mutanosib, demak tokni o'zgarmas saqlab turish kerak ekan.
Muvozanatlashtirilmagan ko'priklarning afzalliklariga sxemasining muvozanatlashtiradigan qurilmani talab etmaydigan soddaligini, kichik qarshiliklarni o'lchash uchun ishlatish mumkinligini kiritish mumkin. Muvozanatlashtirilmagan ko'priklarning kamchiliklariga ko'rsatishlarining taъminlash kuchlanishi o'zgarishiga bog'liqlngini, ko'prik shkalasining chiziqsizligini kiritish mumkin.
Muvozanatlashtirilgan avtomatik ko'priklarda reoxordning sirpang'ichi avtomatik ravishda siljiydi. Bunday ko'priklarning o'lchash sxemasi o'zgarmas yoki o'zgaruvchan tok manbaidan taъminlanadi. O'zgaruvchan tok muvozanatlashtirilgan ko'priklarida aktiv qarshiliklar hal qiluvchi ahamiyatga ega, shuning uchun, o'zgarmas tok ko'priklari uchun chiqarilgan yuqoridagi tenglamalar o'zgaruvchan ko'priklar uchun ham yaraydi. O'zgaruvchan tok muvozanatlashtirilgan ko'priklari bir qator afzalliklarga ega: o'lchash sxemasi kuch transformatorining bir o'ramidan taъminlanadi, yaъni qo'shimcha taъminlash manbai talab qilinmaydi, shu bilan birga tebranish o'zgartgich (vibroo'zgartgich) ning ham zaruriyati bo'lmaydi. Muvozanatlashtirilgan avtomatik ko'priklarning turi ko'p, lekin ularning ish printsipi bir xil. Misol sifatida ko'rsatuvchi va o'ziyozar muvozanatlashtirilgan avtomatik ko'prikning o'zgaruvchan tokdan taъminlanuvchi printsipial sxemasi 2.20-rasmda ko'rsatilgan.
Ko'rsatuvchi muvozanatlashtirilgan ko'priklar xam shu printsipial sxema bo'yicha ishlaydi, lekin ularda yozuv bloki yo'k. 2.20- rasmdagi printsipial sxemada quyidagi shartli belgilar qabul kilingan:
2.20 – rasm. Muvozanatlashtirilgan avtomatik ko'prikning printsipial sxemasi.
Rp — reoxord; Rsh — reoxord shunti, u Rp qarshiligini belgilangan qiymatga etkazib turish uchun xizmat qiladi; Rn — o'lchash oralig'ini belgilash qarshiligi; Rd — shkala boshlang'ich qiymatini rostlovchi ko'shimcha karshilik; R1, R2, R3 — ko'prik sxemasining qarshiliklari; Rb — tokni cheklovchi ballast qarshilik; Rt — qarshilik termometri; Rl — liniya qarshiligini rostlovchi qarshilik; EK — elektron kuchaytirgich; RD — asinxron kondensatorli reversiv dvigatel`; SD — diagramma lentasini siljituvchi sinxron dvigatel`.
Ko'prikli o'lchash sxemasidagi barcha qarshiliklar manganin simdan tayyorlanadi. 2.20- rasmdan ko'rinib turibdiki, qarshilik termometri uch simli o'lchash sxemasi usulida ulangan. Bu holda termometrni ko'prik bilan ulaydigan simlarning qarshiligi ko'prikning Rt va R1 elkalariga taqsimlanadi. Shuning uchun, atrof-muhit haroratining o'zgarishi natijasida ulangan simlar qarshiligining o'zgarishi sababli hosil bo'lgan xatolik qiymati kamayadi. Termometr qarshiligi Rt ning o'zgarishi natijasida ko'prik sxemasining muvozanati yo'qoladi, a va b cho'qqilardan kuchaytirgichning kirish qismiga nobalans kuchlanish keladi. Kuchaytirgich bu kuchlanishni reversiv dvigatel` ishga tushguncha kuchaytiradi. Dvigatelning chiqish vali reoxord sirpang'ichi va karetka bilan kinematik bog'langanligi uchun bu val ularni noballast kuchlanish kamayib, nolga teng bo'lguncha siljitadi. Ko'prik sxema muvozanat holatiga kelganda reversiv dvigatelning rotori to'x-taydi, reoxord sirpang'ichi esa ko'rsatkichli karetka bilan birga o'lchanayotgan termometr qarshilngiga teng xolatni egallaydi.
O'zgarmas tok manbaidan ishlaydigan muvozanatlashtirilgan ko'prikning o'lchash sxemasi ham yuqoridagiga o'xshash, faqat uning elektron kuchaytirgichi tebranish o'zgartgichi bilan taъminlangan. Shuning uchun, uning kuchaytirish qismi potentsiometrnikiga o'xshash.
Muvozanatlashtirilgan avtomatik ko'priklar quyidagi afzalliklarga ega: 1) ko'prikning ko'rsatishi taъminlash kuchlanishiga bog'liq emas; 2) asbobning ko'rsatishi harorat o'zgarishi bilan chiziqli bog'langan; 3) o'lchashlar (ko'prikni mvozanatlashtirish) avtomatik amalga oshiriladi; 4) termoqarshilik ulashning uch simli usuli ulash simlari qarshiligining o'zgarishidan hosil bo'lgan ko'rsatishlardagi xatoligini keskin kamaytirish yoki hatoni yo'qotish imkonini beradi.
Kamchiliklariga quyidagilar kiradi: 1) sxemada muvozanatlashtirish uchun qurilmaning zarurligi; 2) kichik qarshiliklarni o'lchash qiyinligi yoki mutlaqo mumkin emasligi.
QARShILIKLARNI O'LChAShNING KOMPENSATsION USULI
Aniq o'lchashlarda, yaъni xatoliklarga yo'l qo'yilmaslik yoki xatoliklar minimumga keltirilishi lozim bo'lganda, shuningdek, past haroratlarni o'lchashda o'lchashning kom-pensatsion usuli tarqalgan. Bu usulning mohiyati quyidagidan iborat: o'lchanayotgan rezistorda va u bilan ketma-ket o'lchanayotgan namuna rezistorda kuchlanish tushuvi taqqoslanadi 2.21-rasmda qarshilikni kompensatsion usulda o'lchash sxemasi ko'rsatilgan. Rezistorlardagi kuchlanish tushuvi, odatda, potentsiometr yordamida o'lchanadi. Bu holda taъminlash kuchlanishi o'lchash natijasiga taъsir etmaydi, shuningdek, o'lchash simlari qarshiligining taъsiri butunlay yo'qotiladi, chunki o'lchash paytlarida potentsiometrni o'lchash rezistori bilan ulaydigan asboblarda tok nolga teng bo'ladi.
O'lchanayotgan rezistor Ro' namuna rezistor RH (2. 21-rasm) bilan ketma-ket ulangan. Namuna rezistor sifatida karshilik magazinlari yoki karshilikning namuna g'altaklaridan foydalaniladi. Zanjirdagi o'lchash toki o'zgaruvchan rezistor R yordamida o'rnatiladi.
Bir tomondan, tok namuna rezistorda kuchlanish tushuvi bo'yicha aniqlanadi:
……………….I=UH/RN (2.72)
bu erda, UH — namuna rezistorda kuchlanish tushuvi, mV; RH — namuna rezistor qarshiligi, Om.
Ikkinchi tomondan,
I=Uo'/Ro' (2.73)
bu erda, Uo'— o'lchanayotgan rezistorda kuchlanish tushuvi,
mV; Ro' — o'lchanayotgan rezistorning nomaъlum qarshiligi, Om.
(2.72) va (2.73) lardan o'lchanayotgan rezistor qarshiligini topamiz:
Ro'=RH·Uo'/UH (2.74)
Ko'rilgan variantda kompensatsion usul mexanik o'lchashlar uchun noqulay, chunki rezistor qarshiligini topish uchun navbat bilan o'lchanayotgan namuna rezistordagi kuchlanish tushuvini o'lchash lozim va so'ngra o'lchanayotgan rezistor qarshiligini hisoblash kerak
Termometrlarning kichik qarshiliklarini o'lchash uchun avtomatik kompensatsion asboblar ishlab chiqilgan, ular kompensatsion o'lchash usulining ijobiy xossalariga ega.
Termometrni ulashning to'rt simli sxemasi simlar qarshiligining o'lchash natijalariga taъsirini butunlay bartaraf etish imkonini beradi.
2.22 – rasm. Kichik haroratlarni o'lchash uchun avtomatik
kompensatsion asbobning sxemasi.
Kichik haroratlarni o'lchash uchun o'zgaruvchan tok avtomatik kompensatsion asbobning printsipial sxemasi 2.22- rasmda keltirilgan. Qarshilik termometri Rt taъminlash manbaidan o'zgaruvchan I tok bilan taъminlanadi. Asbobning o'lchash sxemasi Tr tok transformatoridan shunday taъminlanadiki, o'lchash toki Io'=K·I bo'ladi. Agar termometrda kuchlanish Uab bilan kompensatsiya qilinmagan bo'lsa, unda kuchaytirgich kirishiga signal beriladi. Bu signal reversiv dvigatelni va reoxord sirpang'ichi Rp ni kuchlanish Uab tushuvini (Rt da) muvozanatlashtirmaguncha harakat qilishga (siljishga) majbur qiladi. Bu holda quyidagi tenglik bajariladi:
IRt=Uab=Io'Rab
yoki
IRt=K·I(RH+mRpr), …. (2.75)
bu erda,
Rn rezistor asbob shkalasining sanoq boshini belgilashga xizmat qiladi, Rsh esa o'lchash diapazonini o'rnatadi. Transformatsiya koeffitsienti K ni amalda o'zgarmas deb qarab, asbob ko'rsatishlari m taъminot kuchlanishi tebranishiga va termometrni ulash simlari qarshiligining o'zgarishiga bog'liq emas, deb hisoblash mumkin.
QARShILIK TERMOMETRINING MEЪYoRLOVChI O'ZGARTKIChI
Qarshilik termo o'zgartkichi yordamida olingan axborotni EHM ga yoki avtomatik rostlash tizimiga kiritish uchun chiqishda 0 — 5 mA o'zgarmas tok signalini shakllantiruvchi meъyorlovchi uzgartkichdan foydalaniladi.
Qarshilik termometri bilan birga ishlovchi meъyorlovchi tokli o'zgartkichning sxemasi 2.23 - rasmda ko'rsatilgan. Bu o'zgartkich sxemasiga va ishlash printsipiga ko'ra termoelektr termometr bilan bir komplektda ishlovchi meъyorlovchi o'zgartkichga o'xshash (2. 12-rasmga karang). Bu sxemalarning farqi shundaki, o'zgartkichda tuzatuvchi ko'prik TK o'rnida o'lchov nomuvozanat ko'prigi O'K foydalaniladi, uning elkalaridan biriga uch o'tkazgichli sxema bo'yicha qarshilik termo o'zgartkichi Rt ulangan. Qolgan qarshiliklar manganindan yasalgan. Rl qarshiliklar ulovchi o'tkazgichlar qarshiliklarini nominal qiymatga moslash uchun xizmat qiladi. Ko'prikning ab diagonaliga o'zgarmas tokning barqarorlashtirilgan U kuchlanishi ulangan. O'zgartkichning chiqish toki 1chiq ko'prikning o'lchov diagonalidagi Ucd kuchlanishga mutanosib va ular orasidagi munosabat (2. 47) ga mos holda berilishi mumkin:
Ichiq=K·Ucd (2.77)
Ucd = Kk Rt bo'lgani uchun(bu erda, Kk — ko'prikni o'zgartirish koeffitsienti)
Ichiq=Kk·K·Rt (2.78)
2.23 – rasm. Qarshilik termometri bilan ishlaydigan meъyorlovchi o'zgartkichning sxemasi.
Shunday qilib, meъyorlovchi o'zgartkichning tokli signali qarshilik termometri qarshiligiga mutanosib bo'lib,uning aniqlik sinflari 0,6—1,5.
2.6-§. NURLANISh PIROMETRLARI
Yuqorida ko'rilgan, haroratni o'lchashga mo'ljallangan barcha termometrlar termometrning sezgir elementi bilan o'lchanayotgan jism yoki muhit orasida bevosita kontakt bo'lishini taqozo etar edi. Shuning uchun, haroratni o'lchashning bunday usullari baъzan kontaktli usullar deb yuritiladi. Bu usulni qo'llashning yuqori chegarasi 1800...—2500°S. Ammo sanoatda va tadqiqotlarda bundan yuqori haroratlarni ham o'lchashga to'g'ri keladi. Bundan tashqari, ko'pincha o'lchanayotgan jism va muhit bilan termometrning bevosita kontakti mumkin bo'lmaydi. Bunday hollarda haroratni o'lchashning kontaktsiz usuli qo'llaniladi.
Nurlanish pirometrlarining ishlash printsipi qizdirilgan jismning issiqligi taъsirida hosil bo'lgan nurlanish energiyasini o'lchashga asoslangan. Nurlanish pirometrlari 20 dan 6000°S gacha bo'lgan haroratlarni o'lchashda ishlatiladi.
Issiqlik nurlanishi nurlanayotgan jism ichki energiyasining elektromagnit to'lqinlari tarzida tarqalish jarayonidan iborat. Bu to'lqinlar boshqa jismlar tomonidan yutilganda ular qaytadan issiqlik energiyasiga aylanadi. Jismlar haroratiga teng bo'lgan elektromagnit to'lqinlarni 0 dan ∞ gacha bo'lgan oraliqda tarqatadi. Qattiq va suyuq moddalarning ko'pi nurlanishning uzluksiz spektriga ega, yaъni barcha uzunliklardagi to'lqinlarni tarqatadm. Boshqa moddalar (sof metallar va gazlar) nurlanishning selektiv spektoriga ega, yaъni ular to'lqinlarni spektrning maъlum chegaralaridagina tarqatadi. To'lqin uzunligi λ ≈ 0,4 dan λ ≈ 0,76mkm) gacha bo'lgan chegara ko'rinadigan spektrga moc keladi. Ko'rinadigan spektrning har bir to'lqin uzunligi maъlum rangga mos keladi.
λ ≈ 0,4 dan λ ≈ 0,44 mkm gacha bo'lgan to'lqin ezunliklari to'q binafsha rangga, λ ≈ 0,44 dan λ ≈ 0,49 mkm gacha — ko'k zangori, λ ≈ 0,49 dan λ ≈ 0,59 mkm gacha to'q va och yashil; λ ≈ 0,58 dan λ ≈ 0,63 mkm gacha — sariq— to'q sarik; λ ≈ 0,63 dan λ ≈ 0,76 mkm gacha — och va to'q qizil rangga mos keladi.
λ ≈ 0,76 uzunlikdagi to'lqinlar ko'rinmaydigan infraqizil issiqlik nuriga kiradi.
Qizdirilgan jism haroratini orttirib borgan sari va uning rangi o'zgarib borishi bilan spektral energetik ravshanlik, yaъni maъlum uzunlikdagi to'lqinlar (ravshanlik) tezda ortadi, shuningdek, yig'indi (integral) nurlanish sezilarli ortadi. Qizdirilgai jismlarning ko'rsatilgan xossalaridan ularning haroratini o'lchashda foydalaniladi. Shu xossalarga qarab nurlanish pirometrlari kvazimonoxromatik (optik) spektral nisbatli (rangli) va to'liq nurlanishli (radiatsion) pirometrlarga bo'linadi.
Nazariy jihatdan mutlaq qora jismning nur chiqarishi hodisasiga asoslanish mumkin, unda nur chiqarish koeffitsienti deb 1 qabul qilinadi. Agar jism o'ziga tushayotgan nur energiyasini butunlay yutsa, u jismni mutlaq qora jism deyiladi. Barcha real fizik jismlar o'ziga tushayotgan nurlarning biror qismini qaytarish qobiliyatiga ega. Shuning uchun, jismning nur chiqarish koeffitsienti birdan kichik, shu bilan birga u maъlum jism tabiatiga ham, uning sirtqi holatiga ham bog'liq. Tabiatda mutlaq qora jism yo'q, ammo o'z xossalariga ko'ra mutlaq qora jismga yaqin bo'lgan jismlar mavjud. Masalan, qora g'adir-budir bo'yoq (neft` qurumi) bilan qoplangan jism barcha nur energiyasinn 96% gacha yutadi.
Spektral energetik ravshanlik va integral nurlanish moddaning fizik xossalariga bog'liq. Shuning uchun, pirometrlar shkalasi mutlaq qora jism nurlanishi bo'yicha darajalanadi. Harorat ortishi bilan spektral energetik ravshanlikning ortishi turli uzunlikdagi to'lqinlar uchun turlicha va nisbatan uncha yuqori bo'lmagan haroratlar sohasida mutlaq qora jism uchun Vin tenglamasi bilan tavsiflanadi:
(2.79)
bunda E0λ — λ uzunlikdagi to'lqin uchun mutloq qora jismnnng spektral energetik ravshanligi; T—• jismning mutlaq harorati; C1 va S2 — nurlanishning qabul qilingan birliklar tizimiga bog'liq bo'lgan konstantalari qiymati; S1 = 2 πhC2,h — Plank doimiysi; S — yorug'lik tezligi; S2 = NhC/Rr , N — Avogadro doimiysi; Rr — universal gaz doimiysi; e— natural logarifm asosi.
Turli uzunlikdagi to'lqinlarning spektral energetik ravshanligi bir xil bo'lmagani uchun Vin tenglamasini optik pirometriyada maъlum uzunlikdagi to'lqinlar uchun qo'llaniladi (odatda to'lqin uzunligi 0,65 yoki 0,66 mkm bo'lgan qizil rang uchun). Vin tenglamasidan taxminan 3000 0K gacha bo'lgan haroratlar uchun foydalansa bo'ladi. Undan ham yuqoriroq haroratlarda mutlaq qora jismning nurlanish jadalligi Plank tenglamasi bilan xarakterlanadi:
(2.80)
Mutlaq qora jismning integral nurlanishi Stefan — Bol`tsman tenglamasi bilan tavsiflanadi:
(2.81)
bu erda, So — mutlaq qora jismning nurlanish doimiysi; T — nurlanayotgan sirtning mutlaq harorati, 0K.
Real fizik jismlar energiyani mutlaq qora jismga qaraganda kamroq jadallik bilan nurlantiradi. Kvazimonoxromatik pirometr bilan ham to'la nurlanish pirometri bilan o'lchash natijasida shartli harorat deb ataladigan haroratga ega bo'linadi. Shartli haroratdan (ravshanlik haroratidan) haqiqiy haroratga o'tish uchun Vin tenglamasini o'zgartirishdan foydalaniladi.
Fizik jismning kvazimonoxromatik pirometr yordamida o'lchangan yorug'lik harorati Tya bo'yicha haqiqiy harorati T qiymati quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
(2.82)
bu erda, Tya — jismning pirometr yordamida ulchangan ravshanlik (shartli) harorati, 0K; λ. — to'lqin uzunligi, mkm; S2 — Vin tenglamasi doimiysi; Eλ— jismning berilgan to'lqin uzunligi uchun qoralik darajasi.
Real jism harorati T ning to'liq nurlanish pirometri yordamida o'lchanayotgan haqiqiy qiymati quyidagy tenglama bilan ifodalanadi:
(2.83)
bu erda, Tu — to'liq nurlanish pirometri bilan o'lchangan shartli harorat; ε — barcha uzunlikdagi to'lqinlar uchun jismning qoralik darajasi.
Kvazimonoxromatik (optik) pirometrlar
Optik pirometrlarning ishlash printsipi harorati o'lchanayotgan jismning nurlanish ravshanligini etalon jismlarning monoxromatik nurlanish ravshanligi bilan solishtirishga asoslagan. Etalon jism sifatida, odatda, nurlanish ravshanligi rostlanadigan cho'g'lanish lampasining tolasidan foydalaniladi. Bu guruhdagi keng tarqalgan asboblardan biri — cho'g'lanish tolasi yo'qolib ketadigan monoxromatik optik pirometrdir. Bu asbobning printsipial sxemasi 2.24- rasmda keltirilgan. Qizdirilgan jismning nurlanish oqimi obъektiv 1 orqali yig'iladi va pirometrik lampa 2 ning toza yuzasiga proektsiyalanadi. Okulyar 3 yordamida obъektning tasviri bilan kesishgan lampa tolasining tasviri kuzatiladi. Lampa tolasi taъminlash manbai E ning o'zgarmas tokidan cho'g'lanadi. Manbaning kuchlanishi reostat R yordamida sekin-asta rostlash yo'li bilan obъekt va tola ravshanliklari tenglashguncha oshirib boriladi. Shu payt obъekt tasviri bilan kesishgan tolaning qismi, rasmda ko'rsatilganidek, yo'qolib ketadi. Ravshanliklari tenglashgandan so'ng tok kuchini yoki lampa kuchlanishini o'lchaydigan asbob bilan pirometr ko'rsatishlari hisoblanadi.
Optik pirometrlarning haroratni o'lchash oralig'i 800°S dan 10000°S gacha. Yo'l qo'yiladigan asosiy xatoliklar chegarasi ±1,5% dan oshmaydi.
2.24 – rasm. Optik pirometrning printsipial sxemasi
Optik pirometr ko'chma asbobdir. U bilan uzluksiz o'lchash va haroratni qayd qilish mumkin emas.
Bunday pirometrdan farqli o'laroq, fotoelementli pirometrlar (fotoelektr pirometrlar) ko'rsatishlarni yozib olish va ularni masofaga uzatish imkoniga ega. Bu asboblardan tez o'tadigan jarayonlardagi haroratni o'lchashda foydalaniladi.
Fotoelektr pirometrlarning ishlash printsipi fotoelementning fototokni o'zgartirish xususiyatiga asoslangan. Fototok tushayotgan yorug'lik oqimi intensivligiga bog'liq bo'lib, uning kuchi quyidagi tenglama orqali aniqlanadi:
I = a∙Tn (2.84)
bu erda, a — asbobning sezgirligiga bog'liq bo'lgan asbob doimiysi; n—asbobning spektr xarakteristikasiga bog'liq bo'lgan asbob doimiysi; T—fizik jismning harorati.
Olingan haroratning nurlanishini xarakterlovchi fototok juda kichik bo'lib, uni kuchaytirish uchun elektron kuchaytirgichlar qo'llanadi.
FEP (2.25-rasm) turidagi fotoelektr pirometrlarda nur oqimi bo'yicha manfiy teskari bog'lanishdan foydalaniladi. Mazkur bog'lanish yorug'ligi elektron kuchaytirgich chiqishida kuchlanish funktsiyasidan iborat bo'lgan qizdirish lampasining fotoelementni yoritishi bilan amalga oshiriladi. Nurlanayotgan jismdan chiqayotgan nur oqimi linza bilan bir joyga yig'iladi va qizil yorug'lik fil`tri 2 kassetasining yuqori teshigi orqali fotoelement. 3 ga tushadi.
Fotoelementga kassetaning pastki teshigi orqali ham cho'g'lanish lampasi 4 dan nur oqimi tushadi. Fotoelementning galma-gal goh nurlanayotgan jismdan, goh cho'g'lanish lampasidan yoritilishi yorug'lik fil`tri kassetasining oldiga o'rnatilgan yorug'lik modulyatorining 50 Gts chastota bilan tebranuvchi to'sig'i 5 yordamida taъminlanadi.
Yorug'lik fil`tri kassetasida tebranuvchi to'siq va teshiklar shakli shunday tanlanganki, fotoelementga ikkala nurlanish manbaining sinusoidal o'zgaruvchi nur oqimlari tushadi. Bunda ikkala nur oqimlarining fazalari 180° ga siljigan bo'ladi.
Fotoelement chiqishida fototok paydo bo'ladi, uning kattaligi jism va lampa tomonidan yoritilganlik darajasiga bog'liq. Shu yoritilganliklar teng bo'lmasa, fotoelement zanjirida o'zgaruvchan fototok hosil bo'lib, u yo jism fototoki bilan, yo lampa fototoki bilan ustma-ust tushadi. Bu tok fotoelement chiqishida R1 rezistorda kuchlanishning sinusoidal tushuvini hosil qiladi, bu kuchlanish S kondensator orqali uch bosqichli elektron kuchlanish kuchaytirgichi 6 ga uzatiladi. Fototokning nur oqimlari farqiga mutanosib bo'lgan o'zgaruvchi tashkil etuvchisi 6 kuchaytirgichda kuchaytiriladi va fotosezgir detektor 7 orqali elektron lampaga uzatiladi. Shu lampa toki chiqish parametridan iborat. Elektron lampaning anod zanjiriga manfiy teskari bog'lanishli lampa 4 ulangan. Lampani qizdirish toki o'lchanayotgan jism va lampaning yoritilganligi o'zarr teng bo'lguncha va fototokning o'zgaruvchi tashkil etuvchisi o'zaro nolga teng bo'lguncha o'zgartirib boriladi. Bu bilan lampadagi tok kuchi o'lchanayotgan jismning yorug'lik harorati bilan bir qiymatli bog'liq bo'lib qoladi.
Lampani taъminlovchi tok kuchi tezkor avtomatik potentsiometr bilan lampa zanjiridagi R qarshilikdagi kuchlanish tushuvi miqdori bo'yicha o'lchanadi. Potentsiometr yorug'lik harorati darajalari bilan darajalangan. Fotoelektr pirometrning o'lchash chegaralari 800 dan 4000°S gacha. Asosiy xatolik o'lchash yuqori chegarasining ±1% ini tashkil etadi
Spektral nisbatli (rangli) pirometrlar
Rangli yoki spektral pirometrlar qizdirilgan jismning nurlanish spektridagi energiyaning nisbiy taqsimlanishi bo'yicha haroratni o'lchashga mo'ljallangan. Harorat cho'g'langan jismning spektrida tanlangan soha, masalan, ko'k sohalardagi ravshanliklar nisbatidan aniqlanadi. Agar cho'g'langan jismning nurlanish spektrida λ1 va λ2 to'lqin uzunligidagi ikkita monoxromatik nurlanish (qizil va ko'k sohada) tanlansa, harorat o'zgarishi bilan bu nurlanishlar ravshanliklarining nisbati ham o'zgaradi. Qora bo'lmagan jism uchun ravshanliklar nisbati quyidagicha ifodalanadi:
(2.85)
bu erda, ελ1 va ελ2 — λ1 va λ2 to'lqin uzunliklarining nurlanish qobiliyati koeffitsienti; Rq — qora jism uchun λ1 va λ2 to'lqin uzunliklari ravshanligi nisbati.
2.26 – rasm. Fotoelementli rangli pirometrning printsipial sxemasi.
Fotoelementli rangli pirometrning printsipial sxemasi 2.26- rasmda ko'rsatilgan. O'lchanayotgan jismdan chiqqan nurlanish obъektiv 1 orqali o'tib, fotoelement 3 ga tushadi. Fotoelement oldida qizil va ko'k fil`trli aylanuvchi disksimon obtyurator 2 o'rnatilgan. Fotoelement goh qizil, goh ko'k ranglar bilan yoritiladi va shunga ko'ra tegishli impul`slar chiqaradi. Bu impul`slar elektron kuchaytirgich 4 bilan kuchaytirilib, logarifmlovchi qurilma 5 orqali o'zgarmas tokka aylantiriladi. Bu tok qayd qilinadi. Pirometrning o'lchash chegarasi 1400°S dan 2800°S gacha. Asosiy xatolik o'lchash yuqorigi chegarasining ±1% ini tashkil etadi.
Hozirgi vaqtda PIT-1 deb ataladigan pirometrlar keng yoyilmoqda. Ular spektral nisbatli pirometrdan iborat bo'lib, xotirasida saqlanadigan axborot asosida hisoblanadigan tuzatishni avtomatik kiritiladi. Pirometr 800...2000°S o'lchash diapazoniga mo'ljallangan. Haqiqiy haroratni o'lchash xatoligi ± 1 % dan oshmaydi.
To'liq nurlanish (radiatsion) pirometrlari
Radiatsion pirometrlar (to'liq nurlanish pirometrlari) qizdirilgan jismning haroratini o'lchashga mo'ljallangan. Pirometr optik tizim (linza, oyna) bilan taъminlangan. Bu tizim jismdan chiqqan nurlarni mitti termobatareya, qarshilik termometri va yarim o'tkazgichli termoqarshiliklardan iborat o'zgartgichga to'playdi. O'lchash asboblari sifatida millivol`tmetr, avtomatik potentsiometr va muvozanatlashtirilgan ko'priklardan foydalaniladi.
2.27 – rasm. Radiatsion pirometrning printsipial sxemasi.
2.27- rasmda termobatareyali radiatsion pirometrning printsipial sxemasi ko'rsatilgan. Pirometr obъektiv linza 1 va okulyarli teleskop 2 dan iborat. Nurlanish manbaidan chiqqan nurlarning yo'lida cheklovchi diafragma 3 o'rnatilgan, obъektiv linza fokusida esa termobatareya 4 joylashgan. Okulyar linza oldiga ko'zni muhofaza qiluvchi rangli shisha 5 qo'yilgan. Termobatareyada to'plangan nurlar uni qizdira boshlaydi va nurlanishning to'liq energiyasiga mutanosib bo'lgan EYuK paydo bo'ladi. Bu EYuK millivol`tmetr bilan o'lchanadi.
100° dan 4000° gacha haroratni o'lchaydigan radiatsion pirometrlarning turli tuzilishlari mavjud bo'lib, ular o'zlarining optik tizimi, termojuftlarni ulash sxemasi va boshqa elementlari bilan farq qiladi. O'zgartkichlari qarshilik termometridan iborat bo'lgan baъzi radiatsion pirometrlarga nisbatan kichik, masalan, 20°S dan 100°S gacha haroratlarni o'lchay oladi. O'zgartgich qabul qiladigan nurlar energiyasini aniq hisobga olish juda qiyin. Chunki o'zgartkich va atrof muhit o'rtasida o'zaro issiqlik almashuvi mavjud. Shuning uchun, asbob hisobga olib bo'lmaydigan xatolarga yo'l qo'yishi tabiiy.
Lekin shu kamchiliklarga qaramay, radiatsion pirometrlar sanoatda juda keng qo'llaniladi. Pirometrlarning ko'rsatishlarini masofaga uzatish yoki avtomatik ravishda yozib olish va ular yordamida haroratni rostlash mumkin. 2500°S gacha haroratni o'lchashda pirometr ko'rsatishlarining xatosi ±1,5%, 2500°S dan ortiq haroratni o'lchaganda esa ±2,5% dan oshmaydi.
Seriyalab chiqarilayotgan APIR-S turidagi to'liq nurlanish pirometrlari haroratni 30 dan 2500°S gacha bo'lgan oraliqda o'lchashga mo'ljallangan. Maxsus tayyorlangan piro¬metrlar—100 dan +3500°S gacha haroratlar oralig'ida qo'llaniladi.
2.7-§. HARORATNI MAXSUS O'LChASh TERMOMETRLARI
Qattiq jismlar sirtining haroratini o'lchash
Sirtlarning haroratini kontaktli va kontaktsiz usullar bilan o'lchash mumkin. Haroratni kontaktli termometrlar bilan o'lchashda, odatda, ikkita muammo mavjud:
1) termometr va o'lchanayotgan sirt haroratlarining tengligini taъminlash kerak;
2) termometr bilan o'lchash joyida haroratning yoki sirtning harorat maydonining buzib ko'rsatilishini yo'qotish zarur.
Termometr va o'lchanayotgan sirt haroratlarining tengligini taъminlash uchun o'lchash obъekti sirtidan termometrga issiqlik o'tishining eng yaxshi sharoitlarini yaratish lozim. Yaxshi issiqlik kontaktini taъminlash uchun maxsus tayyorlangan termometrni sirtga elimlash, kavsharlash yoki payvandlash maqsadga muvofiq..
O'lchash obъekti sirtining harorati yoki harorat maydonining buzilishiga termometrning o'lchanayotgan sirtga qo'shimcha issiqlik olib kelishi yoki olib ketishi sabab bo'lib, ishlagan vaqtida yuz beradi. Shuning uchun, sirt haroratini o'lchash joyida qo'shimcha issiqlik almashish bo'lmaydigan sharoitlar yaratish kerak. Baъzan termometr orqali issiqlik almashishidan qochish mumkin bo'lmaganda, shu issiqlik almashishni harorat o'lchanadigan joydan boshqa joyga ko'chirishga harakat qilinadi.
Sirt haroratini, masalan, quvur haroratini uzluksiz o'lchash uchun termometrni sirtga maxsus qisqich bilan taqab quyiladi. Quvurning izolyatsiyasi borligi o'lchash joyidan issiqlikni chiqib ketishi (yoki issiqlik kirib kelishi) amalda mumkin emasligini taqozo qiladi va shuning uchun, termometr sirt haroratini buzib ko'rsatmaydi.
Harakatdagi sirtlarning (vallarning, kalandrlarning va b.) haroratini o'lchash anchagina murakkab. Bunday holda nurlanish bo'yicha kontaktsiz o'lchash usullaridan foyda-lanish maqsadga muvofiq, ammo bu usullarni qo'llashni amalga oshirib bulmaydi, chunki o'lchanayotgan sirtni tug'ridan-tug'ri ko'rish mumkin emas va h. Shuning uchun, kontaktli termometrlar keng qo'llaniladi. Bunda issiqlik qabul qilgich (termopriyomnik) bilan harorati o'lchanayotgan sirtning ishqalanishiga bog'liq bo'lgan qator qo'shimcha xatoliklar paydo bo'ladi. Shu xatoliklar termopriyomnik kontaktining to'g'riligiga, nazorat qilinayotgan sirt tozaligiga va boshqa omillarga bog'liq. Sirt aylanma harakat qilganda signalning uzatilishi aylanma kontaktli qurilma orqali amalga oshiriladi. Uning sodda varianti kontakt xalqalaridir.
Alanga (gaz oqimlarining) haroratini o'lchash
Alanga haroratini o'lchashning o'ziga xos xususiyatlari va qiyinchiliklari bor. O'lchash usulini tanlashda o'lchanayotgan haroratlar darajasi, maqbul aniqlik va alanga turi tahlil qilinadi. Alanga harorati ko'pgina sanoat qurilmalarida 1600...1900°S atrofida bo'ladi. Uni nurlanish pirometrlari yoki kontaktli termometrlar yordamida o'lchanadi. Bu haroratni nurlanish bo'yicha o'lchaganda uni pirometrning vizirlash o'qi bo'ylab fazoviy o'rtalashtirish yuz beradi. O'lchash natijalariga alangadagi nurlanish komponentlari taъsir etadi. Pirometr qabul qiladigan to'lqinlar uzunligini tanlash katta ahamiyat kasb etadi. Gazlarning nur tarqatmaydigan issiq yoki sovuq qismlarini maxsus bo'yamasdan turib, pirometrlar bilan o'lchab bo'lmaydi.
Bunday o'lchashning kamchiliklaridan biri haroratni optik o'q bo'ylab o'rtalashtirishdir. Shuning uchun, topilgan natija alanganing qaysi nuqtasiga tegishli ekanini aniqlab bo'lmaydi. Bu jihatdan o'lchamlari uncha katta bo'lmagan termoelektr termometrlarni qo'llash katta afzaliklarga ega. Ammo bunday termometrning harorati gaz haroratidan ancha (1OO...2OO°S ga) farq qilishi mumkin, chunki u termometrning issiqlik balansi bo'yicha aniqlanadi.
Eritmaning haroratini o'lchash
Eritmalarning haroratini o'lchash murakkabligi asosan termometr himoya g'ilofining zanglashi bilan bog'lik. Tuz eritmalarining haroratini o'lchashda himoya g'iloflari bir necha o'n soatdan keyin eritmaning agressiv taъsiri sababli ishdan chiqadi. Shuning uchun, ko'pincha g'ilofni sifatsiz, arzon, osonlik bilan almashtiriladigan, bir vaqtda termojuft elektrodidan iborat bo'ladigan po'latdan yasaladi. Shisha eritmalari haroratini o'lchash uchun himoya g'iloflari uglerodli yoki qimmatbaho metallardan yasaladi.
Qovushoq muhitlar haroratini o'lchashda maъlum qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Bu hollarda issiqlikka sezgir elementni osongina tozalashni, ko'pincha almashtirishni ham taъminlash zarur. Bunda sezgir element bilan o'lchanayotgan muhit orasida etarli darajada yaxshi kontakt taъminlangan bo'lishi kerak.
Biror o'lchash usulini tanlash va uning konstruktiv bajarilishi eritma haroratini o'lchashning konkret sharoitlari, ularning turli materiallar bilan o'zaro taъsirlashuvi, nurlanish qobiliyati va boshqa fizik hamda kimyoviy xossalari bilan belgilanadi.
2.8-§. Harorat o'lchashning zamonaviy vositalari
Haroratni yuqori aniqlikda o'lchash bu juda murakkab jarayon. Ko'rib chiqilgan echimlar hal qilinayotgan masalaning faqat nazariy qismidir. Amalda faqat o'lchash tizimini yaratish to'g'risidagina o'ylashga to'g'ri kelibgina qolmay, balki olingan kattalikni nazorat – hisoblash majmuiga yoki ABS ga qanday qilib kiritish to'g'risida o'ylashga to'g'ri keladi. Ko'pincha o'lchangan kattalik o'zi bir boylikni ifodalaydi, biroq u tegishli boshqaruvchi taъsir to'g'risida qaror qabul qilish uchun yoki keyinchalik ishlov berish va tahlil qilish uchun boshqarish tizimining maъlumatlar bazasiga kiritilishi kerak. Datchikdan olingan signalni fil`trdan o'tkazish zarur, chunki ko'pincha o'lchashlar sanoat xalaqitlari sharoitida o'tkaziladi va o'lchash qismini boshqarish majmuidan ajratib turadigan gal`vanik ajratgich (izolyatsiya) bo'lishi maqsadga muvofiqdir. Shuning uchun “eskicha” usulda bajarilgan sovodli echim taqdim etilsa, u etarlicha murakkab, qo'pol va norentabel` bo'lishi aniq bo'lib qoladi. Biroq, agar signallarni meъyorlashning klassik masalasini echishga, ularni fil`trlash va tizim qismlarini gal`vanik ajratishga ehtiyoj bor ekan, u holda sanoat avtomatlashtirish vositalari bozorida tegishli tayyor echimlar mavjudligi ehtimoli bor. Mazkur holda Data forth firmasining modullari qiziqish uyg'otadi. Agar haroratni termoqarshiliklar yordamida o'lchash to'g'risida aniq gapiradigan bo'lsak, u holda bu firma taklif etayotgan echim juda sodda ko'rinadi: datchik, masalan Pt100 platinali qarshiliklar termometri olinadi va SCM5B34 yoki SCM5B35 moduliga ulanadi. (2.28 – rasm, a,b,v).
Rasmda qarshilik termometrining RTD ikki, uch va to'rt simli ulanishi variantlari ko'rsatilgan. Shuni aytib o'tish joizki, ikki simli ulanish ulovchi simlarning uzunligi uncha katta bo'lmagan va o'lchashlarning pretsizion aniqligi talab etilmaydigan tizimlarda foydalaniladi; bunday konfiguratsiyaning muhim xususiyati echimning qiymati minimal ekanligidir. To'rt simli ulanish, odatda o'lchash labaratoriyalarida foydalaniladi. Bunday konfiguratsiyada maksimal aniqlikka erishiladi; SCM5B35 moduli ana shu maqsadlar uchn maxsus ishlab chiqilgan. Uch simli ulanish ongli kelishuv sifatida ishtirok etadi; u sanoat avtomatlashtirishda ko'pincha foydalaniladigan datchikni ulash varianti hisoblanadi. Bularning hammasi operativ xizmat ko'rsatish uchun etarlicha qulay va birlamchi o'zgartgichlardan signallarni qurish imkonini beradi. Ishchi haroratlarning -40 dan ±85 0S gacha bo'lgan keng oralig'i ko'pchilik hollarda modullarni o'lchash nuqtasiga bevosita yaqin joyda, kompensatsiyalovchi simlarning qisqa uzunligi hisobiga mablag' tejab va qo'shimcha isitish yoki sovutishdan voz kechib, joylashtirishga imkon beradi.
Yana shuni takidlash joizki, Data forth firmasi modullaridan foydalanish – signallari meъyorlashtirish masalalarining yagona echimi emas, biroq uni shubhasiz davr bilan tekshirilgan klassikaga taalluqlilar toifasiga kiritish mumkin.
Boshqacha qilib aytganda, bu doimiy ravishda kuzatilishi kerak bo'lgan qiymat. Haroratni o'lchash uchun barcha turdagi qurilmalar kontaktli va kontaktsiz bo'linadi. Shuningdek, ular materiallar, printsiplar va harakat usullari bo'yicha tasniflanadi.
|
