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

Rasm.3.8

Rasm.3.9

Platinali qarshilik termometri tuzilishi

Bu sezgir element alyumin idishga-vkladishga (6), u esa, alyumindan yasalgan trubasimon qobiga (7) tushiriladi. Kumush chiqish simlari forforli busalar (8) bilan izolyatsiyalangan.
Sezgir elementli 7-qobi po`lat ximoya idishiga joylanadi. Apparat va trubalarda o`rnatish uchun po`lat ximoya idishiga shtutser kovsharlanadi. Po`lat ximoya idishining tepa qismida tashqi ulash simlarini ulash uchun qisqichlar joylashtirilgan korobka mavjud.
Mis qarshilik termometrlari ham ba’zi afzalliklarga ega: arzonligi, toza xolda olishning onsonligi, hamda yuqori elektr qarshiligi temperatura koeffitsientiga egaligi (4,26 10-3grad-1).
Kamchiligi – solishtirma qarshiligining kichikligi 0,017 om mm2/m va yuqori temperaturada oson oksidlanishi.
SHuning uchun mis qarshilik termometrlarining ishlatilish diapazoni cheklangandir (-500S + 1800S).
–50+1800S intervalda mis qarshiligini temperaturadan t boliqligi quyidagi tenglama orqali ifodaladi
Rt = R0(1+ t) (3.9)
- elektr qarshiligi temperatura koeffitsienti (grad-1).
Platinali va misli standart qarshilik termometrlari (TSP i TSM) ishlab chiqariladi. 00S dagi bu termometrlar qarshiligi (R0) xar xil qiymatlarga ega va shu sababli xar xil graduirovkali qarshilik termometrlari ishlab chiqariladi.
Platinali qarshilik termometrlari (TSP), graduirovkasi Gr 20, 0⁰C dagi qarshiliga R0=10 om; Gr-21, 0⁰C dagi qarshiliga R0=46 om va Gr22, 0⁰C dagi qarshiliga R0=100 om, shuningdek 50P, 0⁰C dagi qarshiliga R0=50 om i 100P 0⁰C dagi qarshiliga R0=100 om.
Mis qarshilik termometrlari (TSM) graduirovkasi Gr23, 0S dagi qarshiliga R0=53 om i Gr24, 0S dagi qarshiliga R0=100 om, shuningdek 50M, 0S dagi qarshiliga R0=50 om va 100M 0S dagi qarshiliga R0=100 om.
Konstruktsiyasi xar xil qarshilik termometrlari ishlab chiqariladi.
TSP I - o`lchash chegarasi -0+5000S, ishchi bosim 40 bar (kgs/sm2)gacha, qo`zalmas shtutserli ko`rinishda ishlab chiqariladi.
TSP III - o`lchash chegarasi -0+5000S, atmosfera bosimida qo`zaluvchi shtutser ko`rinishida ishla chiqariladi. Inertsiyasi 4 minutgacha.
Suo`estvuyut i drugie konstruktsii termometrov soprotivleniy (lepestkovыe, pressovannыe, steklovannыe), kotorыe menee inertsionnы po sravneniyu s predыduo`imi termometrami.
TSP- XXI, TSP-XXII o`lchash chegarasi -0+5000S, ishchi bosim 250 bar (kgs/sm2)gacha, inertsiyasi – 1 min. 20 sek;
TSM-X (Gr23), o`lchash chegarasi –50+1000S, ishchi bosim 40 kgs/sm2;
TSM-XIV (Gr23), o`lchash chegarasi –50+1000S, ishchi bosim atmosfera bosimi;
TSM-XI (Gr23), o`lchash chegarasi –50+1000S, ishchi bosim 40 kgs/sm2gacha;
TSM-239 (Gr23), o`lchash chegarasi –50+1000S, ishchi bosim 25 kgs/sm2gacha;
TSM- XII (Gr23), o`lchash chegarasi –50+1000S, ishchi bosim atmosfera bosimi.
Qarshilik termometrlarining ko`p modifikatsiyalari ishlab chiqariladi. Ular bir biridan sezgir element kostruktsiyasi, ximoya idishi, ishlatilish shart-sharoitlari bilan farqlanadi.
SHuningdek yarim o`tkazgichli qarshilik termometrlari-termorezistorlar ham ishlab chiqariladi. Ular, marganets, mis, kobalьt va nikel oksidlarini preslab yuqori temperaturada ishlov berib tayyorlanadi. Termorezistorlar teskari elektr qarshiligi temperatura koeffitsientiga ega, shuning uchun ularda temperatura oshganda ularning elektr qarshiliklari kamayadi.
TSilindr ko`rinishida, tsilindr ximoyalangan va busikli ko`rinishda ishlab chiqariladi.
MMT termistorlarimarganets va mis qotishmalaridan tayyorlanadi.
Termistorlarning asosiy kamchiligi, xarakteristikalarining xar xilligi sababli ularning o`zaro almashtirish imkonining yo`qligi. Bunda, ularda nominal qiymatdan chetlashish 20% ni tashkil etadi.
Qarshilik termometrlari bilan ishlaydigan ikkilamchi o`lchov asboblari sifatida muvozanatlangan avtomatik o`lchash ko`priklari, muvozanatlanmagan o`lchash ko`priklari va logometrlar qo`llaniladi.
Muvozanatlangan o`lchash ko`priklari. Muvozanatlangan o`lchash ko`priklari (rasm 3.10) «a b s» va «a d s» ikki parallel shaxobchalar ko`rinishida ulangan ko`prik sxemasining 4 yelkasidan tashkil topgan.
R1 va R3 – o`zgarmas qarshiliklar;
R2 – graduirovkalangan o`zgaruvchi reoxord;
Rt – qarshilik termometri;
B – o`zgarmas tok manbai;
NP – nolь galьvanometr;
Rpr – ulovchi simlar qarshiligi.

Rasm.3.10 Muvozanatlangan o`lchash ko`prigining prinsipial sxemasi

Temperaturani o`lchashda, reaxord surgichini surib ko`prikni muvozanat xoliga keltirishimiz uchun, «s d» diagonalidan o`tayotgan tokning (I0) qiymatini nolьga tenglanadi (I0=0). Bunda, ko`prikning b va d cho`qqilaridagi potentsiallar bir-biriga teng bo`ladi. Manba dioganalidan o`tayotgan tok ko`prikning «a» cho`qqisida ikkiga bo`linadi (I1 va I3) va bunda R1 i R3 qarshiliklardagi kuchlanishlar tushishi bir xil qiymatga ega bo`ladi. Ya’ni,
I1R1 = I3R3 (3.10)
Bunda ko`prikning qolgan ikki yelkasidagi kuchlanishlar tushishi ham bir-biriga teng bo`ladi, ya’ni,
I2R2 = It(Rt+2Rpr) (3.11)
(1) tenglamani (2) ga bo`lib:
(3.12)
I0=0: bo`lganda I3=It va I1 =I2 bo`lishini hisobga olib (Kirxgof qonuniga asosan), matematik o`zgartirishlardan so`ng quyidagilarni olamiz,
R2R3=R1(Rt+2Rpr) (3.13)
SHunday qilib, ushbu tenglama o`lchash ko`prigining muvozanat xolati uchun mos keladi (muvozanat tenglamasi) va bunda, ko`prikning qarama-qarshi yelkalari qarshiliklarining ko`paytmasi bir-biriga tengdir. (3.13) tenglamadan matematik o`zgartirishlardan so`ng olish mumkin: (3.14)

Rasm 3.11 Uch simli ulash sxemasi

Agar, va Rpr – o`zgarmas kattalikligini hisobga olsak, unda ko`prikning muvozanat xolatida Rt ning xar bir qiymatiga R2 ning ma’lum qiymatlari to`ri keladi va uning shkalasi qarshilik yoki temperatura birliklarida graduirovka qilinishi mumkin.
Atrof muxit temperaturasining o`zgarishi bilan ulovchi simlar qarshiligi o`zgaradi va bu o`lchash aniqligiga ta’sir qiladi.
Ushbu xatolikni yo`qotish uchun qarshilik termometri ko`prik sxemasiga uch simlik ulash sxemasi bo`yicha ulanadi (rasm 3.11). Bunda ulovchi simlar ko`prikning ikki yondosh yelkalariga ulanadi, ya’ni, Rt+ Rpr va R3+ Rpr.
Uch simlik ulash sxemasi uchun muvozanat tenglamasi quyidagi ko`rinishda bo`ladi,
R2(Rt+ Rpr)= R1( R3+ Rpr)
Tenglamadan ko`rinib turibdiki, ulovchi simlar qarshiliklarini (Rpr) o`zgarishi bir-birini kompensatsiyalaydi. Ayniqsa, R1 va R2 qarshiliklar teng bo`lganda (simmetrik ko`priklarda), Rpr o`zgarishi to`liq kompensatsiyalanadi.
Muvozanat ko`priklarining afzalligi, manba kuchlanishining kichik o`zgarishlari o`lchash aniqligiga ta’sir ko`rsatmaydi.
Muvozanat ko`priklari texnik (avtomatik), ko`chirib yuriladigan (nazorat) va namunali bo`ladi.
Avtomatik muvozanat o`lchash ko`priklari KSM-3. Ishlab chiqarishda temperaturani o`lchashda qarshilik termometrlari bilan ko`rsatuvchi va yozib boruvchi avtomatik muvozanat ko`priklari ishlatiladi (rasm 3.12).
Atrof muxit temperaturasining ta’sirini kamaytirish maqsadida qarshilik termometrlari ko`prik sxemasiga uch simli sxema bo`yicha ulanadi.
KSM-3 o`zgarmas qarshiliklar R1 va R2, Rr reoxordan, reaxorddan o`tayotgan tokni cheklashga mo`ljallangan Rsh shuntlovchi rezistordan, o`lchov asbobining pastki va yuqori chegaralarini o`zgartirishga mo`ljallangan rezistorlardan Rp va R, hamda qarshilik termometri Rt lardan tashkil topgan. RInr, RIInr – rezistorlar ulovchi simlar qarshiligini graduirovka qiymatigacha yetkazish uchun mo`ljallangan.

Rasm 3.12 Avtomatik muvozanat o`lchash ko`prigi KSM-3

Nolь galvanometr o`rniga avtomatik muvozanat ko`priklarida o`lchash diagonaliga elektron kuchaytirgich EK ulangan bo`ladi.
Avtomatik ko`priklarning quyidagi turlari ishlab chiqariladi: KSM1, KPM1, KVM1 miniatyurali o`lchov asboblari; KSM2 – kichik gabaritli ko`priklar; KSM3 –
disk diagrammali avtomatik ko`priklar; KSM4 – lenta diagrammali avtomatik ko`priklar.
Logometr. Logometrlar magnitoelektrik tizimi o`lchov asboblari turkumiga kiradi.
Logometrlar ishlashi, tashqi elektr manbaiga ulangan ikki parallel elektr zanjirlaridan o`tayotgan toklar nisbatini o`lchashga asoslangan bo`lib, ularning xar biriga o`lchash ramkalari ulangan bo`ladi.
O`lchov asbobi (rasm 3.13) qarshilik termometri Rt, o`zgarmas rezistordan R va manbaadan tashkil topgan. Qutb nakonechniklari 3 orasida tsilindr ko`rinishidagi po`lat o`zak 2 joylashtirilgan. U magnit nakonechniklari bilan bir xil bo`lmagan xavo bo`shliini hosil qiladi. Bu bo`shliqda bir xil, bir biri bilan maxkamlangan izolyatsiyasi bor mis simlardan yasalgan RIp va RIIp ramkalar xarakatlanadi.

Rasm 3.13 Logometrning prinsipial sxemasi

O`lchash sxemasi ikki parallel zanjirlardan tashkil topgan. Agar I zanjir qarshiligi II zanjir qarshiligiga teng bo`lsa, unda ikkala zanjirdan o`tayotgan toklar bir-biriga teng bo`ladi, ya’ni R+RIp=Rt+RIIp+Rpr bo`lganda I1=I2 bo`ladi.
Bu xolatda, aylantirish momentlari (M1 = M2) bir-biriga teng bo`lib, o`lchov asbobi strelkasi shkalaning o`rtasida bo`ladi. Temperaturaning o`zgarishi (oshishi) bilan, Rt o`zgaradi (oshadi), bu I2 ni (kamyadi) va natijada M2 ni o`zgartiradi. Bunda, RIIp ramka aylanib, xavo bo`shlii kichik bo`lgan tomonga, ya’ni magnit kuch chiziqlari zich tomonga qarab buriladi. Ramkalar bir-biri bilan maxkamlanganligi sababli, birinchi ramkaning magnit kuch chiziqlari zich tomonga qarab burilishi, ikkinchi ramkani magnit kuch chiziqlari siyrak tomonga qarab burilishiga sabab bo`ladi. Bu esa o`z navbatida, momentlarning bir-biriga qarama-qarshi yo`nalganligi sababli, momentlar tenglashuviga sabab bo`ladi.
M1=M2 (3.15)
Ya’ni, bunday xolat B1 va B2 larning o`zgarishi sababli ro`y beradi. Muvozanat xolatini quyidagicha yozish mumkin:
2r1n1,l1B1I1=2r2n2,l2B2I2 (3.16)
Bu yerda, r - ramka radiusi;
n – o`ramlar soni;
l – ramka uzunligi;
B1, B2 - RIp va RIIp ramkalar joylashgan zonadagi magnit induktsiyasi qiymatlari.
Ramkalarning o`ramlar soni va ularning geometrik o`lchamlari bir xil va shuning uchun quyidagicha yozish mumkin:
I1 B1= I2 B2 yoki, (3.17)
Magnit induktsiyalar nisbati bir-biriga maxkamlangan ramkalarning burilish burchagiga ga va qutb nakonechniklari formasiga boliqdir. SHuning uchun,
yoki, (3.18)

Ma’lumki,

va (3.19)
O`rniga qo`yib, quyidagini olamiz
(3.20)
RIp RIIp; Rpp va R kattaliklar o`zgarmasligini hisobga olib, yozish mumkin .
SHunday qilib, logometr strelkasining burilishi faqat termometr qarshiligiga Rt boliqdir.
Logometrlarning L-64, L-64 I (uchqundan xavfsiz), LR-64-02, ikki pozitsiyali rostlagichli turlari mavjud bo`lib, ularning aniqlik sinfi odatda 1,5 bo`ladi.

5.Nurlanish pirometrlari. Bu o`lchov asboblarining ishlashi jismdan nurlanayotgan nur energiyasining uning temperaturasiga va fizik-kimyoviy xususiyatlariga boliq o`zgarishini o`lchashga asoslangan. Nurlanish pirometrlarining asosiy afzalligiga temperaturani o`lchash chegarasining kattaligi (100-50000S), hamda o`lchashning kontaktsizligi kiradi.

Isitilayotgan jism temperaturasining ortishi bilan, uning nurlanishi ortadi. Jism 5000S gacha ko`rinmaydigan katta to`lqin uzunligidagi infraqizil nurlarni, temperaturaning ortishi bilan avval ko`rinadigan kichik to`lqin uzunligidagi nurlarni, so`ngra, jism rangi o`zgarib oqarib boradi. Ya’ni, jism qizdirilganda, u avval to`q qizil rangda, so`ngra, qizil, to`q sariq, sariq va nixoyat, xar xil to`lqin uzunligidagi nurlardan tashkil topgan oq rangga ega bo`ladi.
Qizdirilayotgan jism temperaturasi ortishi bilan, monoxramatik nurlanish faolligi ortib boradi va shuning bilan birga, jismdan nurlanayotgan integral (to`liq) nur energiyasi ham ortadi. Qizdirilayotgan jismdagi bu ikki xususiyatdan foydalanib jism temperaturasini o`lchash mumkin.
SHunday qilib, qisman nurlanishli pirometrlar, hamda to`liq nurlanishli pirometrlar mavjud.
Qisman nurlanishli pirometrlar.
Optik pirometrlar. Optik pirometrlarda temperaturasi o`lchanayotgan nur tarqatayotgan qizdirilgan jismning monoxramatik nurlanish rangi, o`lchov asbobiga o`rnatilgan pirometrik lampaning qizdirilayotgan simining nurlanish rangi bilan solishtiriladi.

Rasm.3.14. Optik pirometrlarni prinsipial sxemasi.

Pirometr teleskopi (rasm 3.14) ob’ektiv linza 1, okulyar 2 dan tashkil topgan bo`lib, ob’ektiv fokusida yoysimon volьfram simli pirometrik lampa joylashgan. Uning issiqlik darajasini reostat R yordamida o`zgartirish mumkin. 0,65 mkm to`lqin uzunligidagi monoxramatik (bir xil rangli) nurlanishga erishish uchun okulyardan oldin qizil shisha yorulik filьtri 4 o`rnatilgan.
Optik pirometr quyidagi elementlardan tashkil topgan: 1 - ob’ektiv linzasi; 2 - okulyar linzasi; 3 - pirometrik lampa; 4 – qizil yorulik filьtri; 5 – kul rang yutuvchi filьtr; 6 – chiqish diafragmasi; 7 – kirish diafragmasi.

Rasm.3.15.

Ob’ektiv va pirometrik lampa orasiga yutuvchi (kulrang) shisha o`rnatilgan bo`lib, undan pirometr yuqori o`lchash chegarasini oshirish uchun qo`llaniladi. SHunday qilib, optik pirometrlarning ishlash printsipi ikki jism ya’ni, temperaturasi o`lchanayotgan jism va volьfram simining yoruligini solishtirishga asoslangan ekan (rasm 3.15).
Bunda, volьfram simining rangi jism rangidan to`qroq bo`lsa (I-xolat), simdan o`tayotgan tokni oshirish kerak, agar, volьfram simining rangi jism rangidan ochroq bo`lsa (II -xolat), unda simdan o`tayotgan tokni kamaytirish kerak va nixoyat ranglar mos kelganda, shkalasi 0S da graduirovkalangan ampermetr (IP) ko`rsatuvi bo`yicha jism temperaturasi aniqlanadi.
Volьfram simini 15000S dan ortiq temperaturaga qizdirish mumkin emas. Bunda ortiqcha qizdirilgan lampadan mayda zarrachalarning sachrashi natijasida lampaning ichki devorlari ifloslanishi mumkin va bu o`lchov asbobi shkalasi graduirovkasining buzilishiga olib kelishi mumkin.
Optik pirometrlarning afzalliklariga yuqori aniqligi, kompaktligi, soddaligi kirsa, kamchiligiga aloxida manbaaga muxtojligi, temperatura qiymatini avtomatik ravishda yozib borish imkonining yo`qligi va o`lchayotgan operatorning spektral sezgirligiga boliq ravishda o`lchash usulining subektivligi.
Ishlab chiqarishda OPPIR- 007 optik pirometrlari ishlatiladi.
Fotoelektrik pirometrlar. Bu pirometrlarning ishlash printsipi ham temperaturani monoxramatik nurlanishlar intensivligiga qarab o`lchashga asoslangan. Bunda nur oqimiga proportsional ravishda fototok miqdori o`zgaradi. Temperaturani 500-40000S chegarada o`lchashga mo`ljallangan. Vizual ravishda qisman nurlanish pirometrlariga nisbatan ular quyidagi afzalliklarga ega: o`lchashning uzluksizligi, nisbatan inertsiyasizligi va o`lchashning ob’ektivligi.