Кафедраси “ машиналар яратишнинг

3.2. Технологик ва механик параметрларни улчаш усуллари ва асбоблари.

Технологик ва механик параметрларни улчаш усуллари ва асбобларини билиш учун аввало технологик жараёнларнинг технологик ва механик параметрларини ажрата олиш керак бўлади. Бу эса, уз навбатида, технологик ва механик параметрларни улчаш усуллари ва асбобларини билиш учун катта имконият тугдиради.

Технологик жараёнларнинг мухим параметрларига қуйидагилар киради:
1) Температура; 2) Босим ва сийракланиш; 3) Модда микдори ва сарфи; 4) Модда таркиби ва хусусиятлари; 5) Моддалар сатхи ва бошқалар.
Механик параметрларга қуйидагилар киради:
1) Деформациялар (силжишлар); 2) Тезликлар; 3) тезланишлар; 4) Кучлар (кучлар моментлари); 5) Кувват; 6) Айланишлар сони; 7) Тебранишлар сони ва бошқалар. Бўлар асосида фойдали иш коэффициенти, энергия сарфи ва бошқалар топилади.
Интернационал системада хар хил параметрларни механик, иссиклик, ҳэлектрик, магнит, ёруглик, акустик ва ионлаштирувчи нурланишларни улчашда ишлатиладиган олтита асосий бирлик параметрларнинг турт хил улчаш усули мавжуд.
1. Бевосита бахолаш усули - улчанаётган катталик кийматини бевосита улчаш асбоби (прибори) нинг даража курсаткичи буйича аниклайди. Бу усул улчанаётган катталик кийматини асбобни курсатаётган ёки ёзиб олган чикиш кийматига тугри алмаштириш билан тавсифланади. Улчанаётган катталикнинг Q изланаётган киймати бевосита тажриба оркали топилган х кийматига тенг:

Q=x

2. Улчов билан солиштириш ёки солиштириш усули - улчанаётган катталик кийматини намунали улчаш билан солиштиришдан иборат.

3. Диференциал усул - улчаш натижасида асбоб курсаткичи таҳсир килувчи улчанаётган катталиклар киймати билан маҳлум улчов орасидаги фарк аникланади.
4. Нолавий (компенсацион) усул - солиштириш асбобига катталиклар таҳсирининг эффекти нолга етказилиши улчови билан солиштиришдан иборат.
Механик параметрларни улчашнинг қуйидаги усуллари мавжуд:
1. Электр усуллари (датчик, тензодатчиклар ёрдамида);
2. Кино ва фото усуллар (тезкор кинокамералар);
3. Радиоактив (Изотоп) усуллар;
4. Оптик ва голографик усуллар.
Натижалар олиш усули буйича улчашлар бевосита, билвосита, тупламли ва бирликда улчаш турларига бўлинади.
Улчанаётган катталикнинг изланаётган кийматини бевосита тажриба натижасида топилишига, яҳни уни улчанаётган катталик бирлиги билан солиштириш ёки шу билан бирликларда даражаланган улчов асбобининг курсаткичидан аниклашга бевосита улчаш дейилади. Бу турга амалда кулланилаётган улчашларнинг купчилиги киради. Улчанаётган катталикнинг хам, улчаш натижасининг хам ягона бирликда ифодаланиши бевосита улчаш усулининг асосий воситаларидан биридир.
Билвосита улчаш усулида изланаётган киймат улчанаётган катталикнинг бевосита улчанаётган катталиклари орасидаги богланиш асосида топилади. Бу улчаш усули саноат жараёнини назорат қилиш учун бевосита улчаш имконияти бўлмаган вактда кулланилади.
Бир номли катталикнинг бир вактда улчанишига тупламли улчаш дейилади. Бунда изланаётган киймат катталиклар бирикмасини бевосита улчаш пайтида хосил бўлган тенглама системасини ечиш оркали топилади. Бу турдаги улчаш усуллари лаборатория ва илмий текшириш тажрибаларида кулланилади.
Бирликда улчаш - бу хар хил номли катталикларни узаро нисбатини топиш максадида бир вактда бажариладиган улчашдир.
Улчанаётган катталик А нинг изланаётган кийматининг бирликда улчаш усулидаги умумий куриниши қуйидаги тенглама оркали ифодаланди:


А=F(х₁,х₂, ...... , х_n),

бу ерда F - функционал богланиш; х₁,х₂, ...... , х_n - бевосита улчаш йули билан топилган катталикларнинг кийматалари. Бирликда улчаш усули сунгги пайтларда кенг таркалмокда. Масалан, мураккаб, куп компонентли аралашмаларни тахлил қилишда шу усул кулланилади. Хисоблаш техникаси воситаларининг ривожланиши билан бу улчаш турининг кулланилиши яна хам кенгайди.

Асосан улчаш асбоблари улчанаётган катталиклар турига кура қуйидагича классификацияланади: температурани улчаш асбоблари, микдор ва сарфларни улчаш асбоблари, сатхни улчаш асбоблари, модда таркибини (зичлик, намлик, ковушоклик, газлар таркиби ва бошқалар) улчаш асбоблари.
Асосий асбоблар классификациясига кушимча бўлган ушбу асбоблар қуйидагича гурухларга бўлинади:
1. Вазифаси жихатдан техникавий (ишловчи), назорат килувчи, лаборатория, намунали ва эталон асбоблар.
2. Хисоб усули жихатдан улчашни бошқарадиган (компаратор), курсатувчи, узиёзар (кайд килувчи), жамловчи (интегралловчи) ва мураккаб асбоблар.
3. Ишлаш принципи буйича - механикавий, электрик, гидравлик, пневматик, химиявий, радиактив ва бошқа асбоблар.
4. Урнатиш жойига караб махаллий, дистанцион асбоблар.
5. Кулланилиш характери эихатдан оператив, хисобот асбоблари.
6. Ишлаш шароити жихатдан стационар ва кучма асбоблар.
7. Габаритлари жихатдан нормал, кичик габаритли ва жуда кичик асбоблар.
Асбобларнинг деярли хаммаси юқоридаги гурухлардан хар бирига тегишли бўлиши, масалан, термометр техникавий, узиёзар, электрли ва хоказо бўлиши мумкин.
Температурани улчаш асбоблари.
Ишлаш принципи жихатдан температурани улчаш асбоблари қуйидаги гурухларга бўлинади (ГОСТ 13417 - 87 буйича):
1. Кенгайиш термометрлари. Бу термометрлар температура ўзгаришидаги суюклик ёки каттик жисмлар хажми ёхут чизикли улчовларининг ўзгаришига асосланган. Улар 200⁰С+750⁰С гача ораликдаги температурани улчаш учун ишлатилади. Шундан ясалган суюкликли, дилатометр ва биметалли термометрлар мавжуд.
2. Монометрик термометрлар. Бу асбоблар моддалар хажми узгармас бўлганда температура ўзгаришида босимнинг ўзгаришига асосланган.
Монометрик термометрлар техникавий асбоб бўлиб, термосистеманинг иш моддаси жихатидан газли, суюкликли ва конденцион (буг суюкликли) термометрларга бўлинади.
Бу асбоблар - 150⁰С дан +600⁰С гача бўлган суюк ва газсимон мухитлар температурасини улчаш учун кулланилади.
Махсус тулдиргичли термометрлар 100⁰С дан 1000⁰С гача бўлган температурани улчашга мулжалланган (ГОСТ 8624-89). Бу асбоблар курсатувчи ва узиёзар килиб ишланади.
Монометрик термометрлар саноатда кенг кулланилади хамда портлаш хавфи бор жойларда ишлатилиши мумкин.
3. Температура таҳсирида узгарган термоэлектр юритувчи кучнинг ўзгаришига асосланган термоэлектрик термометрлар.
Бу асбоблар - 200⁰С дан+2500⁰С гача бўлган температураларни улчашда техниканинг турли сохалари ва илмий текшириш ишларида кенг куллланилади.
4. Утказгич ва ярим утказгичларнинг температураси ўзгариши сабабли электр каршиликнинг ўзгаришига асосланган каршилик термометрлари. Бу асбобнинг иссиклик сезгир элементи диаметри 0,05¸0,07 мм га тенг платина симдан (ТСП) ёки диаметри 0,1 мм га тенг тоза мис электролит симдан (ТСМ) ишланади. Каршилик термометрлари - 200⁰С дан+650⁰С гача бўлган температураларни улчашга мулжалланган.
5. Нурланиш термометрлари. Улар орасида энг куп таркалганлари: а) оптик пирометрлар - иссик жисмнинг равшанлигини улчаш асбоби; б) рангли пирометрлар (спектрал нисбат пирометрлари), жисмнинг иссиликдан нурланиш спекторидаги энергиянинг таксимланишини улчашга асосланган; в) радиацион пирометрлар - иссик жисм нурланишининг кувватини улчашга асослангшан.
Нурланиш пирометрларининг ишлаш принципи кизитилган жисмнинг иссиклик таҳсирида нурланишидан фойдаланишга асосланган.
Оптик пирометрларнинг ишлаш принципи температураси улчанаётган жисмнинг нурланиш равшанлигини эталон жисмларнинг монохроматик (бир рангли) нурланиш равшанлиги билан солиштиришга асосланган. Уларнинг температурасини улчаш диапазони 800⁰С дан 10000⁰С гача. Йул қуйиладиган асосий хатолар чегараси±1,5% дан ошмайди.
Босим ва сийракланишни улчаш асбоблари.
Улчанаётган катталикнинг турига кура босим ёки сийракланишни улчайдиган асбоблар қуйидагилардан иборат:
1. Монометр - абсолғют ва ортикча босимни улчайдиган асбоб.
2. Барометр - атмосферада хавонинг барометрик босимини улчаш учун ишлатиладиган асбоб.
3. Вакумметр - сийракланишни (вакуумни) улчаш учун ишлатилади.
4. Мановакуумметр - ортикча босим ва вакуумни улчайдиган асбоб.
5. Напоромер (манометр) - кичик хажмдаги ортикча босимни улчадиган асбоб.
6. Тягомер - кичик хажмдаги сийракланишни улчайдиган асбоб.
7. Тягонапоромер - кичик кийматли босим ва сийракланишни улчаш учун ишлатилади.
8. Дифференциал манометрлар - икки босим айирмасини (босимнинг ўзгариши) улчайдиган асбоб.
Ишлаш принципи жихатдан босимни улчайдиган асбоблар қуйидаги гурухларга бўлинади:
1. Улчанаётган босимнинг суюклик устунининг гтдростатик босими билан мувозанатлашга асосланган суюкликли асбоблар;
2. Юк-поршенли манометрлар - бўларда улчанадиган босим поршенга курсатиладиган ташки куч оркали мувозанатланади;
3. Деформацион (пружинали) манометрлар - уларда улчанадиган босим турли эластик элементларнинг деформацияси ёки уларнинг кучи буйича аникланади;
4. Электрик асбобларда босим электр катталикка айланади.
Босимни улчаш чегараси 98,1 дан 392,4 н/м² гача, аниклик класси эса 1,5. Йул қуйиладиган хатоси ±2%.
Модда сарфини ва микдорини улчаш асбоблари.
Улчанаётган модданинг турига кура бу асбоблар сув, газ, мазут, буг ва хакозоларни улчагичларга бўлинади.
Сарф улчагичлар ишлаш принципи житхатдан қуйидаги гурухларга бўлинади:
1. Босим фарклари узгарувчан сарф улчагичлар.
Сарфни босим камайиши узгарувчан сарф улчагичлар оркали улчаш усули модда потенциал энергиясининг (статик босими) трубопроводдаги торайган қисмидан утишидаги ўзгаришига асосланган.
Суюклик, газ ва бугларнинг сарфини улчаш учун торайтириш курилмаси сифатида стандартли диафрагмалар, соплолар, Вентури соплоси ва Вентури трубаси ишлатилади.
2. Босим фарклари узгармас сарф улчагичлар.
Бу сарф улчагичлар ротаметрлар лаборатория шароитларида ва саноатда кенг ишлатилиб, тоза ва оз микдорда ишлатилган бир жинсли суюклик ва газларнинг равон узгарувчан хажмли сарфини улчашга мулжалланган (ГОСТ 13045-87). Бўлар газоанализатор ва бошқа асбобларда сарф индиқатор и сифатида хам ишлатилади.
Асбобнинг ишлаш принципи улчанаётган мухит окимининг пастдан юқорига утишида конус трубка ичига жойлашган калковичнинг вертикал силжишига асосланган.
3. Узгарувчан сатхли сарф улчагичлар.
Бу асбобларнинг ишлаш принципи суюкликнинг идиш тубидаги ёки унинг ён деворларидаги тешикдан эркин окиб чикишдаги сатхни улчашга асосланган.
Бу асбоблар саноатда жуда агрессив суюкликлар сарфини улчашда ишлатилади.
4. Тезлик босими сарф улчагичлари.
Тезлик босими буйича сарфни улчаш динамик босимнинг улчанаётган мухит окими тезлигига богликлигига асосланган.
5. Индукцион сарф улчагичлар.
Индукцион (электромагнит) сарф улчагичларнинг ишлаш принципи ташки магнит майдон таҳсирида электр токини узгарувчи суюклик окимида хосил бўлган Э.Ю.К. улчашга асосланган.
6. Ионизацион, улғтратовуш ва калориметрик сарф улчагичлар.
Газлар сарфини улчаш учун улчашнинг ионизацион усулидан фойдаланиш мумкин. Бу усул трубопроводдан утаётган газларнинг радиактив нурланиш манбалари ёрдамида даврий ионланишга асосланган.