5-Ma’ruza. Xaroratni o`lchash usullari va asboblari

Rasm. 3.6 Manometrik termometrlarprinsipial sxemasi.

Tizimda bosimning o`zgarishi bilan trubasimon prujinaga ta’sir etayotgan tizimdagi bosim va atrof muxit bosimlari orasidagi farqga proportsional ravishda hosil bo`layotgan kuch o`zgarishni boshlaydi va bu o`zgarish trubasimon prujina bikirligi bilan muvozanatlanguncha davom etadi.

	1 – ximoyalovchi gilьza; 2 – termoballlon; 3 – gilьzani to`ldiruvchi modda; 4 – futorka; 5 - kapillyar trubka; 6 – vtulka; 7 – pastki ajratuvchi shayba; 8 - uplotnitelьnaya nabivka; 9 – tepadagi ajratuvchi shayba.
Rasm.3.7 Termoballon tuzilishi prinsipial sxemasi

Trubasimon prujina bir o`ramli va ko`p o`ramli ko`rinishda tayyorlanishi mumkin. Termoballon (rasm.3.7) odatda zanglamas po`latdan, kapillyar trubka esa, ichki diametri 0,2-0,4 mm bo`lgan mis yoki po`lat trubkalardan tayyorlanib, tashqi tomondan u metall o`ramlar bilan ximoyalangan bo`ladi.
Manometrik termometrlarga quyidagi qo`shimcha xatoliklar mansub:
1. Atmosfera bosimi o`zgarishining ta’siri – barometrik xatolik;
2. Atrof muxit temperaturasi o`zgarishining ta’siri – temperatura xatoligi;
3. Termaballon va trubasimon prujina o`rnatilishiga qarab suyuqlik gidrostatik bosimining ta’siri – gidrostatik xatolik.
Gazli manometrik termometrlar termodinamik xususiyatlari ideal gazlarga yaqin bo`lgan azot bilan to`ldiriladi. Bu o`lchov asboblarining shkalalari bir tekis bo`ladi, chunki, o`zgarmas xajmda joylashgan gazning bosimi temperatura o`zgarishiga proportsional o`zgaradi, ya’ni,
Pt = P0 [1 + (t - t0)] yoki, (3.4)
P = Pt - P0 = P0 (t - t0) bundan,
P0 = (3.5)
bu yerda, - gazning temperatura kengayish koeffitsienti;
t, t0 – o`lchanayotgan va boshlanich (00S) temperatura;
R0 – boshlanich bosim, t0 temperaturada;
- temperaturani t0 dan t gacha o`zgargandagi bosimning o`zgarishi.
R0 – odatda 1,0-5,0 MPa va ba’zi xollarda 7,0 MPa gacha chegarada bo`lishi mumkin va uning qiymati qancha katta bo`lsa, barometrik xatolik shuncha kam bo`ladi.
Atrof muxit temperaturasining o`zgarishi bilan o`lchashda ma’lum xatolik paydo bo`ladi va uni quyidagicha hisoblash mumkin:
tm = ( tm - t0); tk = ( tk - t0); (3.6)
Vm; Vk Vb - manometrik prujina, kapillyar va termoballon xajmlari;
tm, tk - manometrik prujina va kapillyar temperaturasi;
t0 - graduirovka temperaturasi (200C).
Bu tenglamalardan ko`rinib turibdiki, kapillyar uzunligi qancha katta bo`lsa, xatolik shuncha katta bo`ladi. Atrof muxit temperaturasi o`zgarishining ta’sirini kamaytirish uchun, termoballon xajmini oshirish kerak.
Suyuqlikli manometrik termometrlar to`ldiriladigan suyuqliklarga quyidagi talablar qo`yiladi: xajmiy kengayish koeffitsienti katta bo`lishi kerak; issiqlik o`tkazuvchanligi katta bo`lishi kerak; kichik issiqlik siimiga ega bo`lishi kerak; termometr materialiga kimyoviy inert bo`lishi kerak. Bu talablarga simob va ksilol javob beradi (simob -30 + 6000C; ksilol -40+2000C).
Temperatura o`zgarishiga mos ravishda tizimdagi bosimning o`zgarishini quyidagicha ifodalash mumkin:
= (t - t0) (3.7)
bu yerda, - suyuqlikni xajmiy kengayish koeffitsienti;
-suyuqlikni siqilish koeffitsienti.
Bu o`lchov asboblarining shkalasi, bosimning temperaturadan chiziqli boliqligi sababli bir tekisda bo`ladi.
Suyuqlikli manometrik termometrlarning temperatura xatoligi gazli termometrlarnikidan yuqoriroq bo`lganligi sababli ularning kapillyarining uzunligi 10 m dan oshmaydi.
Barometrik xatolikni kamaytirish maqsadida suyuqlik 15-20 kgs/sm2 (ba’zi xollarda 130 kgs/sm2 gacha) bosimda to`ldiriladi. Gidrostatik xatolik o`lchov asbobi prujinasi va strelkasini korrektirovkalash yo`li bilan yo`qotiladi (termoballon prujinadan yuqorida o`rnatilganda, suyuqlikning temperatura o`zgarishidan hosil bo`lgan bosimiga suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi qo`shiladi, agar pastda bo`lsa, unda o`lchov asbobi shu miqdorga kam ko`rsatadi).
Par-suyuqlikli manometrik termometrlar odatda termoballonning 2/3 xajmi miqdorida past temperaturada qaynovchi suyuqlik bilan to`ldiriladi (xlorli metil 0 -150⁰C, atseton 60 + 200⁰C, benzol 100 - 250⁰C). Ularning ishlashi Dalьton qonuniga asoslangan bo`lib, u moddaning kritik temperaturasigacha, to`yingan buning bosimi va temperaturasi orasidagi boliqlikni ifodalaydi. Temperaturaning ortishi bilan suyuqlikning bulanishi ortadi va buning bosimi (uprugosti) ortadi, bu esa, buning kondensatsiyalanishining ortishiga sabab bo`ladi. To`yingan bu temperaturaga mos ravishda, ma’lum muvozanat bosimigacha o`zgaradi.
Bu o`lchov asboblarida temperatura xatoliklari bo`lmaydi, lekin gidrostatik, ayniqsa barometrik xatoliklarning o`lchov asbobi ko`rsatishiga ta’siri sezilarli bo`ladi. CHunki tizimdagi bosimning qiymati nisbatan kichik bo`ladi. Bu o`lchov asboblariga qo`yiladigan asosiy talablardan biri shuki, kichik temperaturalarni o`lchaganda tizimda to`yingan bu bo`lishi kerak, yuqori temperaturalarni o`lchaganda esa, termoballonda suyuqlik qolishi kerak.
Bu o`lchov asboblarining kamchiliklariga o`lchash chegarasining kichikligi va o`lchanayotgan temperatura bilan to`yingan bu bosimi orasidagi chiziqsiz boliqlik sababli, shkalaning bir tekisda emasligi, ya’ni, shkala boshlanishida bo`limlarning zich joylashgani va oxiriga borib, bo`limlar kengayib borishi kiradi.
Katta bosimda yoki agressiv muxitda temperaturani o`lchaganda termoballon ob’ektga moy yoki mis qirindilari bilan to`ldirilgan ximoyalovchi gilzada o`rnatiladi.
Manometrik termometrlarning kamchiliklariga quyidagilarni kiritish mumkin: o`lchash aniqligining yuqori emasligi (aniqlik sinfi 1-2,5); termoballon o`lchamlarining kattaligi sababli inertsiyasining kattaligi; tizim germetikasi buzilganda ta’mirlashning qiyinligi.
Ikkilamchi o`lchov asboblari bilan ishlash uchun ma’lumotlarni masofaga uzatish tizimi bor manometrik termometrlar ishlatiladi. Bu o`lchov asboblarda temperaturaning o`zgarishi proportsional unifikatsiyalangan (pnevmatik yoki elektr) signalga aylantirilib ikkilamchi asboblarga uzatiladi (masalan: pnevmatik va elektr signal o`zgartirgichli manometrik termometrlar TPG-189P, TPG-189E yoki TPJ-189P, TPJ-189E).
5.Elektr qarshilik termometrlari. Qarshilik termometr-larining ishlash printsipi, metall o`tkazgichlarning elektr qarshiligini temperatura o`zgarishi bilan o`zgarishiga asoslangan. Metallarda temperatura ortishi bilan ularning elektr qarshiliklari ortadi. Qarshilik termometrlarining afzalligi quyidagilardir: o`lchashdagi yuqori aniqlilik; temperaturani kichik diapazonda o`lchash mumkinligi; axborotni masofaga uzatishni va avtomatik ravishda yozib borishning mumkinligi.
Qarshilik termometri materialiga quyidagi talablar qo`yiladi:
1) Fizik va kimyoviy xususiyatlarning temperatura o`zgarishi bilan o`zgarmasligi (xususan, termometr qarshiligini temperaturadan boliligini o`zgarmasligi);
2) O`lchov asbobi sezgirligini oshirish uchun, qarshilik termometri materiali elektr qarshiligi temperatura koeffitsienti yuqori bo`lishi kerak;
3). Termometrni kichik razmerda tayyorlash maqsadida, o`tkazgich katta solishtirma qarshilikga ega bo`lishi kerak;
4). Tayyorlanadigan termometrlarni o`zaro almashinuvchanligini ta’minlash maqsadda metallni toza xolda olish mumkin bo`lishi kerak.
Toza xolda olish mumkin bo`lgan metallardan qarshilik termometrlari tayyorlashga yaroqligi platina (pt) va mis (Cu) hisoblanadi.
Eng yaxshi material bo`lib platina hisoblanadi, chunki u oksidlanish muxitida kimyoviy inert bo`lib, uni toza xolda olish mumkin. Platinining elektr qarshiligi temperatura koeffitsienti -3,94.10-3 grad-1 va solishtirma qarshiligi - 0,099 om mm2/m.
Platinali qarshilik termometri yordamida temperaturani -200⁰C+650⁰C chegarada o`lchash mumkin. Platinani Rt qarshiligi temperaturani 0<sup>0</sup>SC+650<sup>0</sup>C chegarasida quyidagi tenglama bo`yicha aniqlanadi
Rt = R0 (1+At+Bt2) (3.8)
A va B - o`zgarmas koeffitsientlar, ularning qiymati graduirovkalashda aniqlanadi;
R0 - 0<sup>0</sup>C dagi qarshilik.
Platinali qarshilik termometri (TSP-1, Gr21) qurilmasini ko`ramiz (rasm.3.8-3.9).
100x10x0,3 mm o`lchamli, yon tomonida tish ko`rinishida qirqilgan, slyudali plastinkadan (1) tayyorlangan karkasga bifillyar ravishda 2 m uzunlikdagi, 0,007 diametrli platina simi (2) o`ralgan. Platina o`ramlari uchiga ulash korobkasidagi latun qisqichlarga ulash uchun ikkita chiqish-kumush simlari (3) kovsharlangan.
Slyudali plastinka o`ramlari bilan o`zidan kengroq bo`lgan slyudali yopqichlar (4) bilan ikki tomondan izolyatsiyalanib umumiy paket ko`rinishida kumush lenta (5) bilan bolangan.