Ilmiy-texnika taraqqiyoti o'lchash texnologiyasini doimiy ravishda takomillashtirish bilan uzviy bog'liqdir. Bu to'liq termometriyaga, shuningdek, an'anaviy hududlarda aniqlikni oshirishga tegishli

1. Termal konvertorni tanlash

.1 Termik konvertorlar haqida umumiy ma'lumot

Termoelektrik termometr - bu termoelektrik konvertorni o'z ichiga olgan termometr, uning ishlashi termojuftning termoelektromotor kuchining (TEMF) haroratga bog'liqligini va TEMFni o'lchash asboblaridan foydalanishga asoslangan.
Termojuft - bir uchida bir-biriga bog'langan va haroratni o'lchash uchun termoelektr ta'siridan foydalanadigan qurilmaning bir qismini tashkil etuvchi o'xshash bo'lmagan materiallarning ikkita o'tkazgichi. Supero'tkazuvchilarning ulangan uchlari "sovuq" (birlashtiruvchi) birikma deb ataladi va harorat o'zgarishiga duchor bo'lgan erkin uchlari "ishchi" (o'lchov) birikmasi deb ataladi.
Termal konvertorlar (harorat sensorlari) sensor korpusining materialiga tajovuzkor bo'lmagan turli xil ish muhitlarining (masalan, bug ', gaz, suv, quyma materiallar, kimyoviy moddalar va boshqalar) doimiy haroratini o'lchash uchun mo'ljallangan.
Tishli sensorli modellar standart sifatida metrik iplar bilan mavjud. Shuningdek, ularni spetsifikatsiyaga muvofiq quvur iplari bilan ishlab chiqarish mumkin. buyurtma.
Termal konvertorni to'g'ri tanlashning asosiy mezonlari:
o'lchangan haroratlarning termal konvertorlarning ish o'lchov diapazonlariga muvofiqligi;
harorat sensori korpusining mustahkamligi ish sharoitlariga muvofiqligi;
datchikning suvga cho'mgan qismining uzunligini va ulanish kabelining uzunligini to'g'ri tanlash;
portlash xavfli ustida ishlash uchun portlashdan himoyalangan dizayn zarurligi;
issiqlik qarshiligining ishlash printsipi atrof-muhit haroratining o'zgarishi bilan elektr qarshiligini o'zgartirish uchun o'tkazgichning xususiyatiga asoslanadi.
Termal qarshiliklar sezgir elementning materialida farqlanadi: TSM - mis, TSP - platina. DTPL(XK) va DTEK(XA) tipidagi termoelektrik o'zgartirgichlar (harorat sensorlari - termojuftlar).
GOST 8.585-2001, Selsiy bo'yicha o'lchangan haroratlar diapazoni.
THA termojufti xromel-alumel (K) -200 dan 1200 gacha (qisqa muddatli 1300 gacha).
THC termojuft chromel-copel (L) -200 dan 600 gacha (qisqa muddatli 800 gacha).
Termojuft xromel-alumel XA(K) to'g'ridan-to'g'ri termoelektrik xususiyatga eng yaqin. Termoelektrodlar nikel asosidagi qotishmalardan tayyorlanadi. Chromel (NG9.5) tarkibida 9…10% Cr; 0,6…1,2% Co; alumel (NMCAC) - 1,6…2,4% Al, 0,85…1,5% Si, 1,8…2,7% Mn, 0,6…1,2% Co. Alumel engilroq va magnit tomonidan zaif tortiladi; bunda u quyuqroq tavlangan butunlay magnit bo'lmagan xromeldan farq qiladi.
Nikelning yuqori miqdori tufayli xromel va alumel oksidlanishga chidamliligi bo'yicha boshqa asosiy metallardan ustundir. Xromel-alumel termojuftining termo-EMF ning 0 ... 1000 ° S oralig'idagi haroratga deyarli chiziqli bog'liqligini hisobga olgan holda, u ko'pincha haroratni sozlagichlarda qo'llaniladi.
Chromel-Copel termojufti XK(L) XA(K) termojuftiga nisbatan yuqori termo-EMFga ega, lekin issiqlikka chidamliligi va xarakteristikaning chiziqliligi jihatidan pastroq. Kopel (MNMts 43-0,5) kumush-oq mis asosli qotishma bo'lib, tarkibida 42,5-44,0% (Ni + Co), 0,1-1,0% Mn. Xona haroratidagi quruq atmosferada ham uning yuzasida tezda oksidli plyonka hosil bo'ladi, bu keyinchalik qotishmani keyingi oksidlanishdan qoniqarli himoya qiladi.
Termojuftlarning nominal statik xarakteristikalari GOST R 8.585-2001 da keltirilgan.


1-jadval. Termoelektrod elementining kimyoviy tarkibi

	Termojuft turini belgilash	termoelektrod materiali
		Ijobiy	Salbiy
Volfram - reniy / TVR	A-1 A-2 A-3	Volfram-renium qotishmasi
		VR - (95% W+5% Qayta)	BP-20 (80% Vt+20% Re)
Platinum rodiy / TPR	DA	Qotishma platina-rodiy
		PR_30 (70% Pt + 30% Rh)	PR-6 (94% Pt+6% Rh)
Platinum Rodiy / Platinum CCI	S R	Qotishma platina-rodiy	Platina
		PR -10 (90% Pt+10% Rh) PR -13 (87% Pt=13% Rh)	PlT Pt
Nikel-xrom / nikel-alyuminiy	K	Qotishma xromel	Qotishma alumel
		Rahmat 9.5 (90,5% Ni+9,5% Cr)	HMuAK2-2-1 (94,5%+5,5% AL, Si, Mn, Co)
Nikel - Xrom/Mis - Nikel THKn	E	Qotishma xromel	Konstantan qotishmasi
		Rahmat 9.5 (90,5% Ni+9,5% Cr)	(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)
Nikel-Xrom/Mis-Nikel THC	L	Qotishma xromel	Qotishma kopel
		Rahmat 9.5 (90,5% Ni+9,5% Cr)	(56% Cu=44% Ni)
Mis/Mis - Nikel TMK	T	Mis	Konstantan qotishmasi
		MI(Cu)	(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)
Nikel-Xrom-Kremniy/ Nikel-Silikon TNN	N	Nikrom qotishmasi	Nisil qotishmasi
		(83,49-84,89)% Ni+(13,7-14,7)% Cr+(1,2-1,6)% Si+0,15% Fe+0,05% C==0,01% Mg	(94,98-95,53)%Ni=0,02% Cr+(4,2-4,6)%Si+0,15% Fe+0,05% C+(0,05-0,2)% Mg
Temir-mis/nikel/TFA	J	Temir	Konstantan qotishmasi
		(Fe)	(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)
Mis/Kopele/	M	Mis	Qotishma kopel
		MI(Cu)	(56% Cu=44% Ni)

Tab. 2 TEK turlari va metrologik tavsiflari

THA, TNN	K, N	3	-250 dan -167 gacha ko'cha -167 dan +40 gacha	0,015|t| 2.5
		2	-40 dan 375 gacha, 135 dan 1300 gacha	2,5 0,0075
		bitta	-40 dan +375 gacha ko'cha 375 dan 1300 gacha	1.5 0,001t
TMK	T	3	-200 dan -66 St. -66 dan +40 gacha	0,015|t| 1.0
		2	-40 dan +135 gacha St.135 dan 400 gacha	1.0

Ishlash harorati diapazonlarida termal konvertorlar quyidagi ish signallari darajalariga ega: THA va THK - termal emf. -2,2 dan 50 mV gacha bo'lgan diapazonda.

1.2 Dastlabki ma'lumotlarga ko'ra termal konvertorni tanlash

KTXA - termojuft XK (chromel - tomchilar) 40 ° dan 600 ° gacha.
Katalogga ko'ra biz termoelektrik konvertorni tanlaymiz KTXA (XK) 01.03.
Suyuq va gazsimon kimyoviy agressiv bo'lmagan muhitning haroratini, shuningdek, vaqtinchalik kabelning qobiq materialini yo'q qilmaydigan agressiv muhitni o'lchash uchun mo'ljallangan. Himoya yenglariga, shuningdek murakkab geometriyadagi texnologik uskunalarga o'rnatish uchun tavsiya etiladi. Issiq birikmani kerakli o'lchov zonasiga joylashtirish uchun uzunlik bo'ylab termal konvertorning ishchi qismini egishga ruxsat beriladi.
Strukturaviy diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan ishlaydigan termoelektrik konvertorlar termojuft simi qobig'iga lazerli payvandlash yo'li bilan payvandlangan o'rnatish halqasi va harakatlanuvchi tishli armatura mavjudligi bilan tavsiflanadi, bu esa ko'lamni sezilarli darajada kengaytiradi. Termal konvertorning tashqi qismi, o'rnatish halqasidan terminal boshiga qadar, diametri 10 mm bo'lgan po'lat quvur bilan mustahkamlangan.



1-rasm - Termoelektrik konvertorning strukturaviy diagrammasi


O'rnatish elementlarining umumiy o'lchamlari va ularning tashqi ko'rinishi mijoz tomonidan termal konvertorning ish sharoitlari asosida aniqlanishi mumkin. O'rnatish elementlarining odatiy konstruktsiyalari - bu turli diametrli halqalar, standart o'lchamdagi tishli armatura bilan to'p yoki silindrsimon butalar.
Termal konvertorning texnik xususiyatlari:
Ishlash harorati oralig'i, °C:
-40 dan 1200S gacha (qisqa muddatli 1300 gacha)
Nominal bosim diapazoni:
0 - 4,0 MPa
Tolerantlik darajasi - II
Ishlash joyi:
Kabel qobig'idan izolyatsiyalanmagan
Termojuft kabelining qoplama materiali 12x18H10T po'latdir.
Termik inertsiya C=40
Termal konvertorning asosiy ruxsat etilgan xatosining chegarasi tolerantlikning 2-sinfidir.
∆ t _otp \ u003d 2,5 ° S
Termojuftni o'lchash moslamasiga ulash uchun kabelni tanlang.
Shisha tolali izolyatsiyadagi termojuftli ko'p yadroli kabel, ekranlangan. KTM SE (2-rasm) NSH tipidagi THA(K) va TXK( L ) bo'lgan termoelektrik harorat konvertorlari uchun kompensatsion sim sifatida ishlatiladi .
Ko'p yadroli KTM SE kabelining texnik ma'lumotlari:
Bo'lim: S = 0,2 mm
Diametri: D = 3,5 mm
Harorat diapazoni: -50 dan +220ºS gacha.
t _sl = simlarni ulashda xatolik yuz berdi 1,5 ºC.

1.3 Termik konvertorlarning xatolarini tahlil qilish va hisoblash

Termoelektrik termometrlarning xatosi termoelektrik konvertorlarning xatosidan va o'lchash asboblarining xatosidan iborat.
Termojuftlarning xatosi quyidagilardan iborat: termoelektrik konvertorni kalibrlash xatosi; transduserning termoelektrik bir xilligidan kelib chiqqan xatolar; standart ishlaydigan termal konvertorlarning kalibrlash xarakteristikasining standart statistik nominal xarakteristikasidan chetlanishi bilan bog'liq xatolar; termoelektrik konvertorlarning erkin uchlari haroratining o'zgarishi natijasida yuzaga kelgan xatolar; termoelektrodlarning vaqtinchalik beqarorligi tufayli yuzaga keladigan xatolar; o'lchash shartlariga bog'liq xatolar, masalan, issiqlik konvertor orqali issiqlikni olib tashlash, o'lchov ob'ektiga termoelektrik konvertor o'rnatilganda issiqlik uzatish sharoitlarining o'zgarishi emissiv omillarning farqi va boshqalar.
Termoelektrik konvertorning kalibrlash xatosi (statik nominal xarakteristikani aniqlash) tekshirish vositalarining xatosi bilan aniqlanadi, masalan, termostat; termostatdagi haroratni nazorat qiluvchi namunali termometr; tekshirish uchun ishlatiladigan potentsiometr.
Bundan tashqari, kalibrlash xatosi statistik nominal xarakteristikani aniqlash natijalarini interpolyatsiya qilish xatosini, termoelektrik konvertorni tekshirishlar orasidagi davrda nominal statik xarakteristikaning beqarorlik qiymatini o'z ichiga olishi kerak.
Termal konvertor tomonidan haroratni o'lchash xatosi asosiy ruxsat etilgan xato va termal konvertor va o'lchanadigan muhit o'rtasidagi issiqlik almashinuvi natijasida yuzaga keladigan uslubiy xatolikdan iborat.





Kontaktli termal konvertorlarning uslubiy xatolari termal konvertor va uning atrofidagi jismlar o'rtasidagi radiatsion issiqlik almashinuvi tufayli, issiqlik konvertorining armatura va qismlari orqali issiqlik o'tkazuvchanligi bilan issiqlikni olib tashlash tufayli yuzaga keladi; uning inertsiyasining qarshilik termojuftining sezgir elementini o'lchash oqimi bilan isitish tufayli. Dastlabki ma'lumotlarga ko'ra, muhitning harorati doimiy, shuning uchun inertsiyani e'tiborsiz qoldirish mumkin.


,


bu yerda, termal konvertor orqali issiqlikni olib tashlash natijasida yuzaga kelgan xatolik, ^o S
- radiatsiyaviy issiqlik uzatish tufayli xatolik, ^o C.
o'lchash oqimi bilan isitish tufayli qarshilik harorat konvertori xatosi, termojuftlar uchun nolga teng, ^o C.
Termal konvertor va o'choq devorlari yoki havo chiqishi o'rtasidagi radiatsion issiqlik almashinuvi natijasida yuzaga kelgan xato formula bilan aniqlanadi:





bu erda, t _t , t _cf , t _st - mos ravishda harorat termal konvertor, o'choqning o'rta va devorlari (havo kanali), ^o C;
C _o - Stefan-Boltzman doimiysi, 5,67 Vt / m ² K ^{4 ga teng} ;
a _to - termal konvertor va o'lchangan muhit Vt/mK o'rtasida konveksiya orqali issiqlik uzatish koeffitsienti;
e _masalan - termal konvertor va devorlar o'rtasidagi radiatsiya orqali issiqlik almashinuvini tavsiflovchi pasaytirilgan emissivlik koeffitsienti. Pech devorlarining sirti termojuft korpusidan ancha katta bo lgani uchun e ni termojuft korpusining emissiya koeffitsienti e _{T ga} teng qabul qilish mumkin .


D t _izl = = -0,3 K
Issiqlik konvertorining himoya armaturalari orqali issiqlik o'tkazuvchanligi bilan issiqlikni olib tashlash natijasida yuzaga keladigan xato formula bilan aniqlanadi:


,


bu erda L - termal konvertorning cho'milish chuqurligi, m;
d - termal konvertor korpusining devor qalinligi, m;
l - termal konvertor korpusining materialining issiqlik o'tkazuvchanligi koeffitsienti, Vt / mK;


C ^haqida


Xato kichik va keyingi hisob-kitoblarda e'tiborsiz qolishi mumkin.
Kontaktli termal konvertorlarning uslubiy xatolari S ∆ t _m termal konvertor va uni o'rab turgan jismlar o'rtasidagi radiatsion issiqlik almashinuvi tufayli yuzaga keladi; termal konvertorning armatura va qismlari orqali issiqlik o'tkazuvchanligi bilan issiqlikni olib tashlash tufayli; uning inertsiyasining qarshilik termojuftining sezgir elementini o'lchash oqimi bilan isitish tufayli. Dastlabki ma'lumotlarga ko'ra, muhitning harorati doimiy, shuning uchun inertsiyani e'tiborsiz qoldirish mumkin.





bu erda ∆ t _{u holda} issiqlikni olib tashlash natijasida yuzaga kelgan xato
∆ t _nt - o'lchash oqimi bilan isitilishi sababli qarshilik temperaturasi konvertorining xatosi, termojuftlar uchun u nolga teng, ^◦ S.
Termal konvertor bilan haroratni o'lchash xatosi ∆ t _tp - asosiy ruxsat etilgan xatolik ∆ t _otp va uslubiy xatolik S ∆ t _{m yig'indisi} , termal konvertor va o'lchanadigan muhit o'rtasidagi issiqlik almashinuvi tufayli.

∆ t _tp =

[ 2,5]<[ 4]
Tengsizlik bajarildi, shuning uchun termojuft to'g'ri tanlangan.

2. O'lchash moslamasini tanlash

.1 Issiqlik konvertorlari (termoelektrik) bilan ishlash uchun zamonaviy o'lchash asboblariga umumiy nuqtai

Termoelektrik termojuftlar analog va raqamli millivoltmetrlar, kuzatuv balanslash qurilmalari va mikroprosessor qurilmalari bilan birgalikda ishlaydi.