O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
ISLOM KARIMOV NOMIDAGI TOSHKENT DAVLAT TEXNIKA UNIBERSITETI
ELEKTRONIKA VA AVTOMATIKA FAKULTETI
METROLOGIYA, STANDARTLASHTIRISH VA MAHSULOT SIFATI MENEJMENTI
O‘LCHASH ASBOBLARINI KONSTRUKSIYALASH FANIDAN
Referat
135-19 MSM gruh tabalasi
Bajardi: _______________________
Qabul qildi:_______________________
Temperatura datchiklari
Temperatura datchiklarining turlari. Uzoq tarixiy davrlar davomida issiqlik odamlar uchun ularning hayotining asosi bo‘lgan, shu sababli ular o‘sha davrlardayoq haroratni o‘lchash bilan uning intensivligini baholashga uringanlar. Ehtimolki, haroratni o‘lchashning eng oddiy va eng keng tarqalgan usuli turli moddalarning issiqlikdan kengayishini o‘lchash bo‘lib hisoblanadi. Barcha suyuqlikli shisha termometrlar ana shu tamoyil asosida amalga oshirilgan. Elektr qayta shakllantirgichlarda biroz boshqacharoq detektirlash tamoyillari qo‘llaniladi. Hozirgi kunda quyidagi harorat datchiklari eng keng tarqalgan bo‘lib hisoblanadi: rezistiv, termoelektrik, yarim o‘tkazgichli, optik va pyezoelektrik detektorlar.
Haroratni o‘lchash har doim energiyaning unchalik katta bo‘lmagan porsiyasini obyektdan bu energiyani elektr signaliga aylantirishi lozim bo‘lgan datchikka uzatishdan iborat bo‘ladi. Kontaktli detektor (zond) obyektning ichiga yoki tashqarisiga joylashtirilganda obyekt bilan zond o‘rtasida issiqlik o‘tkazuvchanlik hisobiga issiqlik uzatilishi sodir bo‘ladi. Bunda zondning tarkibiga kiradigan sezgir element yoki qiziydi, yoki sovuydi. Issiqlik nurlanish yordamida uzatilganda ham xuddi shuning o‘zi sodir bo‘ladi: issiqlik energiyasi IQ nurlanish ko‘rinishida obyektning harorati va optik bog‘lanishning tipiga bog‘liq ravishda yoki datchik tomonidan yutiladi, yoki undan ajralib chiqadi. Har qanday datchik, o‘lchamlaridan qat’iy nazar, o‘lchash zonasiga qo‘zg‘alish olib kiradi, bu haroratni o‘lchashda xatolar vujudga kelishiga olib keladi. Bu detektirlashning har qanday usuliga – konvektiv detektirlashga ham, radiatsion detektirlashga ham, issiqlik o‘tkazuvchan detektirlashga ham taalluqli bo‘ladi. SHunday qilib, ishlab chiquvchi har doim datchiklarning mos keluvchi konstruksiyalari va xatoliklarni kompensatsiyalash uslublarini qo‘llash bilan o‘lchashlar xatoligini minimallashtirishga intilishi lozim.
Haroratni o‘lchashning ikkita asosiy uslubi mavjud: muvozanatli va bashorat qilinadigan (prognozli). Muvozanatli uslubda haroratni o‘lchash o‘lchanadigan yuza bilan zondda joylashgan sezgir element o‘rtasida issiqlik muvozanati boshlanganda, ya’ni datchik bilan o‘lchanadigan obyekt o‘rtasida sezilarli harorat farqi bo‘lmaganda o‘tkaziladi. Bashorat qilish uslubida o‘lchashlarni o‘tkazish jarayonida issiqlik muvozanati boshlanmaydi, joriy haroratning qiymati esa datchik haroratining o‘zgarish tezligi bo‘yicha aniqlanadi. Sezgir element obyektga joylashtirilgan momentdan boshlab obyekt bilan datchik o‘rtasida issiqlik muvozanati boshlanguncha, ayniqsa agar kontakt maydonchalari quruq bo‘lsa, etarlicha uzoq vaqt o‘tishi mumkin Masalan, tibbiyot elektron termometri suvli vannadagi haroratni 10 s da o‘lchaydi, qo‘ltiq ostidagi haroratni o‘lchash uchun esa hech bo‘lmaganda 3-5 minut talab qilinadi.
Kontakt usuli bilan haroratni o‘lchashda mumkin bo‘lgan xatolarning manbalarini ko‘rib chiqamiz. Xatolarning vujudga kelish sabablaridan biri shundan iboratki, datchik, qoidaga ko‘ra, faqatgina haroratini o‘lchashi lozim bo‘lgan obyekt bilan emas, balki boshqa predmetlar bilan ham tutashadi. Boshqa bir sabab tutashtiruvchi kabellardan foydalanish bo‘lib hisoblanadi (5.13A- rasm). haroratga ega bo‘lgan obyekt bilan tutashtiriladigan sezuvchan element o‘zining haroratiga ega bo‘ladi. Aniq o‘lchashlarni o‘tkazish uchun bu ikkita harorat amalda teng bo‘ladigan issiqlik muvozanati holatiga erishish zarur bo‘ladi. Kabelning bir uchi zondga ulanadi, boshqa uchi esa obyektning haroratidan sezilarli darajada farq qilishi mumkin bo‘lgan qurshab turuvchi muhit haroratining ta’siriga tortiladi.
Shunday qilib, tutashtiruvchi kabel faqatgina datchikning elektr signalini uzatib qolmasdan, elementdan yoki unga bir qism issiqlikni ham uzatadi. 5.13B- rasmda obyekt, datchik, qurshab turuvchi muhit va r1 va r2 issiqlik qarshiliklarini o‘z ichiga oladigan issiqlik sxemasi ko‘rsatilgan, issiqlik qarshiliklari moddaning issiqlik energiyasini o‘tkazish qobiliyatini aks ettiradi va issiqlik koeffitsiyentlariga teskari kattaliklar sifatida aniqlanadi, ya’ni r = 1/a. Agar obyekt qurshab turuvchi muhitga qaraganda issiqroq bo‘lsa, issiqlik oqimi strelka ko‘rsatgan tomonga qarab yo‘naladi.
5.13-rasmdagi sxema elektr sxemasini eslatadi, va uning parametrlarini hisoblash uchun ham elektr zanjirlarining Kirxgoff va Om qonuni kabi qonunlari qo‘llaniladi. Moddaning issiqlik sig‘imi, elektr zanjirlariga o‘xshab, kondensator ko‘rinishida aks ettiriladi. Barcha haroratlar allaqachon ma’lum bir statsionar darajaga chiqqan deb hisoblash bilan bu tizimga nisbatan energiyaning saqlanish qonunini qo‘llash mumkin, undan obyektdan datchikka uzatilgan issiqlik energiyasi datchikdan qurshab turuvchi muhitga berilgan energiyaga teng bo‘lishi lozimligi kelib chiqadi. Bundan kelib chiqish bilan quyidagi tenglamani yozish mumkin:
Bunda - obyekt bilan qurshab turuvchi muhit o‘rtasidagi haroratlar farqi. (5.16) tenglamani batafsil ko‘rib chiqamiz. Uni tahlil qilish bilan bir nechta xulosaga kelish mumkin. Birinchidan, datchikning harorati har doim obyektning haroratidan farq qiladi. Qurshab turuvchi muhit bilan obyektning haroratlari teng bo‘ladigan holat bundan mustasno, ya’ni = = 0. Ikkinchidan, har qanday da datchikning harorati obyektning haroratiga faqatgina nisbat nolga qarab intilganda yaqinlashadi. Bu shuni bildiradiki, o‘lchash xatoligini kamaytirish uchun obyekt bilan datchik o‘rtasidagi issiqlik bog‘lanishini yaxshilash va 276
datchikni imkon qadar qurshab turuvchi muhitdan ajratish zarur bo‘ladi, amaliyotda ko‘pincha buni bajarish oson bo‘lmaydi.
5.13- rasm. Harorat datchigi; (A)- obyekt, tutashtiruvchi kabel bilan issiqlik kontaktida; (B)-ekvivalent issiqlik sxemasi
Tiplashgan kontaktli harorat datchigi quyidagi tarkibiy qismlardan tashkil topadi (5.14A- rasm):
1. Sezgir element – datchikning o‘zining haroratining o‘zgarishiga reaksiya ko‘rsatuvchi material. Yaxshi element past solishtirma issiqlik sig‘imi, kichik massa, katta issiqlik o‘tkazuvchanlik, yuqori va bashorat qilinadigan sezgirlikka ega bo‘ladi.
2. Kontaktlar – sezgir elementni tashqi elektron sxema bilan bog‘laydigan o‘tkazuvchan plastinkalar yoki simlar. Kontaktlar minimal mumkin bo‘lgan issiqlik o‘tkazuvchanlik va elektr qarshiligiga ega bo‘lishi lozim. Shuningdek ular ko‘pincha tayanch konstruksiya rolini ham bajaradi.
3. Himoyalovchi korpus – fizikaviy jihatdan sezgir elementni qurshab turuvchi muhitdan ajratadigan maxsus qobiq yoki qoplama. Yaxshi korpus past issiqlik qarshiligi (yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik) va yaxshi dielektriklik xususiyatlariga ega bo‘ladi. U suv va qurshab turuvchi muhitning boshqa omillari sezgir elementning ishiga ta’sir ko‘rsatmasligi uchun namlik singdirmaydigan bo‘lishi lozim.
5.14- rasm. Harorat datchiklarining asosiy strukturalari: A – kontaktli datchik; B- kontaktsiz datchik (issiqlik nurlanishi detektori)
5.14B- rasmda kontaktsiz harorat datchigi ko‘rsatilgan, u o‘zida optik issiqlik nurlanish detektorini taqdim qiladi. Uning tarkibiga shuningdek o‘zining haroratining o‘zgarishiga reaksiya ko‘rsatadigan sezgir element kiradi. Kontaktli va kontaktsiz datchiklarning asosiy farqi obyektdan elementga issiqlikni uzatish usulidan iborat: kontaktli datchiklarda issiqlik uzatish mexanizmi fizikaviy kontakt orqali harakatga keladi, kontaktsiz datchiklarda esa issiqlik nurlanish orqali yoki optik yo‘l bilan uzatiladi.
Issiqlik nurlanish datchiklarining tezkor harakatlanishini yaxshilash uchun sezgir elementning qalinligi minimal qilinadi, sezgirlikni oshirish uchun esa uning yuza maydoni oshiriladi. Kontaktsiz issiqlik datchigining tarkibiga sezuvchan elementga qo‘shimcha ravishda optik darcha va kiritilgan interfeys sxema kirishi mumkin. Datchik korpusining ichki qismi odatda quruq havo yoki azot bilan to‘ldiriladi.
Barcha harorat datchiklarini ikkita klassga – absolyut va nisbiy detektorlarga ajratish mumkin. Absolyut datchiklar haroratni yoki absolyut nolga nisbatan, yoki harorat shkalasidagi boshqa har qanday nuqtaga nisbatan, masalan, 0 (273,150K), 25 va hokazolarga nisbatan o‘lchaydi. Absolyut datchiklarga termistorlar va rezistiv harorat detektorlari misol bo‘la oladi. Nisbiy datchiklar ikkita obyektning haroratlar farqini o‘lchaydi, ulardan biri etalon bo‘lib hisoblanadi. nisbiy datchiklarning tipik vakili termojuftlik bo‘lib hisoblanadi.
|
