Avtomatika va energetika

Mavzu: Qarshilik termometrlari yordamida xaroratni o’lchash.

Haroratni qarshilik termometrlari bilan o‘lchash harorat o‘zgarishi bilan elektr o‘tkazgich hamda yarim o‘tkazgichlar elektr qarshiligining o‘zgarish xususiyatiga asoslanadi. Harorat o‘zgarishi bilan elektr qarshiligining o‘zgarishini tavsiflaydigan parameter elektr qarshilikning harorat koeffitsiyenti deyiladi.

Harorat koeffitsiyenti C-1 va K-1 larda ifodalanadi. Ko‘pgina sof metallar uchun harorat koeffitsiyenti 0,0035—0,0065 K-1 chegaralarda bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli materiallar uchun harorat koeffitsiyenti manfiy va metallarnikidan bir tartibga ko‘p (0,01—0,15 K-1).

Metall qarshilik termometrlarining sezgir elementi, odatda, shisha, kvars, keramika, sluda yoki plastmassadan qilingan karkasga o‘ralgan sim yoki tasmadan iborat. Zararlanishdan himoya qilish uchun karkas bilan sim himoya qobig‘iga joylashtiriladi.

Texnik termometrlarni tayyorlash uchun ishlatiladigan materiallar termoelektrik termometrlar uchun ishlatiladigan materiallarga qo‘yilgan talablariga javob berishi lozim. Birinchidan, bu darajalash tavsiflarining barqarorligi va, ikkinchidan, qayta ishlab chiqarish talabi. Agarda bu ikkita talabdan birortasi bajarilmasa, unda material texnik termometrlarni seriyada chiqarilishiga yaroqsiz bo‘ladi. Qolgan barcha talablar, ya’ni yuqori sezgirligi, katta solishtirma qarshilik kabilar majburiy emas, balki istalgan bo‘lishi mumkin. Hozirgi paytda qarshilik termometrlarni tayyorlash uchun mis, platina, nikel va temirdan, yarim o‘tkazgich materiallar — germaniy hamda mis, marganes, kobalt, magniy oksidlari va boshqalardan foydalaniladi.

Mis arzon material bo‘lib, yuqori tozalilikka ega (elektrolitikli). U ingichka sim shaklida, turli izolatsiyada olinishi mumkin. Misning qarshiligi amalda haroratga chiziqli bog‘liq, ya’ni

R_t= R₀(1 + at) (1.1)

Bunda: R_t va R₀ — termometrning t va 0 °C da qarshiligi; a — mis simning harorat koeffitsiyenti; a = 4,28•10^-3 K^-1.

Mis oksidlanishi tufayli u 200 °C dan ortiq bo‘lmagan haroratlarni o‘lchashda qo‘llaniladi. Misning kamchiligi uning solishtirma qarshiligining kichikligidir: r=0,17•10^-7 W•m. Solishtirma qarshilik termometrlarning hajmiga — gabaritiga (jismning eng katta tashqi o‘lchamlariga) ta’sir etadi: solishtirma qarshilik qancha kichik bo‘lsa, sim shuncha ko‘p kerak bo‘ladi (shunday qarshilikni o‘rash uchun), shu bilan termometr gabariti ham shuncha katta bo‘ladi.

O‘zbekiston Davlat standarti talablariga ko‘ra misdan tayyorlangan qarshilik termometrlari -200 dan +200 °C gacha haroratlarni uzoq vaqt davomida o‘lchashda qo‘llaniladi. Ular II va III klasslarda chiqariladi. Nominal qarshiliklar 0 °C da 10, 50 va 100 W ni tashkil etadi (ishlatishda R0=53 W li termometrlardan foydalaniladi), ularga shartli belgilar qo‘yilgan: 10 W, 50 W va 100 W.

Yo‘l qo‘yiladigan asosiy xatoligi quyidagi qatordan tanlanadi:

0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20 °C.

Ikkinchi klass termometrlar uchun u 0,3 va 0,5 °C ni, uchinchi klass uchun 1 va 2 °C ni tashkil qiladi.

Platina — qimmatbaho material. Kimyoviy jihatdan inert vasof holda oson olinadi. Platina qarshilik termometrlarini tayyorlash uchun materiallarga qo‘yiladigan majburiy talablarga to‘liq javob beradi. Platinadan tayyorlangan qarshilik termometrlari -260 dan +1100 °C gacha haroratlarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi.

Platina qarshiligining haroratga bog‘liqligi murakkab bog‘lanishdan iborat bo‘lib, 0 dan +630 °C gacha harorat oralig‘ida quyidagicha yozilishi mumkin:

R_t = R₀(1+A_t1+B_t2). (1.2)

0 °C da platinali qarshilik termometrlari quyidagi qarshiliklarga ega bo‘lishi mumkin: 1, 5, 10, 50, 100 va 500 W (amalda R₀= 46 W li termometrlar ishlatiladi). Bu qarshilik termometrlari uchun o‘zgartirishning nominal statistik tavsifiga quyidagi belgilashlar kiritilgan: 1П, 5П, 10П, 50П, 100П va 500П (R0=46 W qarshilikli termometrlar Гр21 deb belgilangan).

Platinaning kamchiliklaridan biri uning tiklanuvchi muhitda metall bug‘lari, uglerod oksidi va boshqa moddalar bilan ifloslanishidir. Bu, ayniqsa, yuqori haroratlarda namoyon bo‘ladi.

Qarshilik termometrlarini (termistorlarni) tayyorlash uchun yarim o‘tkazgichlar (yoki ba’zi metallarning oksidlari) ham ishlatiladi. Yarim o‘tkazgichlarning muhim afzalligi ularning harorat koeffitsiyenti kattaligidir. Termoqarshiliklar tayyorlashda titan, magniy, temir, marganes, kobalt, nikel, mis oksidlari yoki ba’zi metallarning (masalan, germaniy) kristallari turli xil aralashmada birgalikda qo‘llaniladi.

Yarim o‘tkazgichli termometr qarshiligi (termorezistor qarshiligi) bilan harorat orasidagi bog‘lanish quyidagicha ifodalanishi mumkin:

R_t = R₀ exp B (T₀ - T )/(T₀•T ). (1.3)

R₀ qiymat T₀ haroratda termometr qarshiligi bilan aniqlanadi, B qiymat esa termometr tayyorlanadigan yarim o‘tkazgich materialiga bog‘liq.

1,5 K va undan yuqori haroratlarni o‘lchash uchun germaniyli termorezistorlar ayniqsa keng tarqalgan.

-100 dan +300 °C gacha haroratlarni o‘lchash uchun oksidlanuvchi yarim o‘tkazgich materiallardan foydalaniladi. Yarim o‘tkazgichli termorezistorlarning o‘zgartirish koeffitsiyentlari metall simdan qilingan sezgir elementli qarshilik termometrlarinikiga qaraganda bir necha marta ortiq. Ammo individual (yakka tartibda) darajalash zarurati haroratni o‘lchashda yarim o‘tkazgichli termorezistorlarni keng qo‘llanish imkonini cheklab qo‘yadi.

Yarim o‘tkazgichli termorezistorlar ko‘proq termosignalizatsiya va avtomatik himoya qurilmalarida qo‘llaniladi.