Kirish 5 bob. Sath va sathni o’lchash qurilmalari haqida umumiy ma’lumotlar

Sig’imli, radioizotopli. Ultratovushli va induksion satx o’lchagich qurilmalari.

Elektrik satx o’lchagichlarda suyuqlik satxining xolati qandaydir elektr signaliga o’zgartiriladi. Elektr satx o’lchagichlar orasida eng ko’p tarqalagani sig’imli va omik asboblardir. Sig’imli satx o’lchagichlarda nazorat qilinadigan muxitning dielektrik hususiyatlaridan, omik asboblarda esa muxitning elektro’tkazish qobiliyatidan foydalaniladi. Sig’imli satx o’lchagichlar, odatda silindrik o’zgartgich va ikkilamchi asbobdan iborat bo’ladi.
Agressiv, lekin elektr tokini o’tkazmaydigan suyuqliklar satxini o’lchashda o’zgartgich qoplamalri kimyoviy turg’un qotishmalardan tayyorlanadi yoki har bir qoplama karroziyaga qarshi plyonka (viniplast yoki fotoplast) bilan qoplanadi. Bu qoplamalrning dielektrik xususiyatlari xisoblashlarda e’tiborga olinadi. Elektr o’tkazadigan suyuqliklar satxini o’lchashda ham qoplamalar izolyatsion rlyonka bilan qoplanadi. Suyulik satxini sig’imli satx o’lchagich yordamidao’lchashning pritsipial sxemasi 2.7-rasmda ko’rsatilgan. Satxi o’lchanishi kerak bo’lgan suyuqlik quyilagan idish 1ga izolyatsion material bilan qoplangan elektrod 2 tushiriladi. Elektrod idish devorlari bilan birgalikda silindrik kondensatorni xosil qiladi, uning sig’imi suyuqlik satxi tebranishi bilan o’zgaradi. Sig’imning kattaligi elektron blok 3 orqali o’lchanadi va o’lchash asbobi 4 ga uzatiladi. Bu asbob satx o’zining ma’lum qiymatiga erishganda signalizatsiya sxemasida releli elementdan yoki satxni o’lchash sxemalarida ko’rsatuvchi asbobni tashkil qiladi.
Sig’imli satx o’lchagichlarni silindrik va plastinkali tipda, shuningdek qattiq sterjen ko’rinishida chiqariladi. O’zgartirgichning sig’imi ikki soxa sig’imi – suyuqlikka botrilgan Ey dielektrik o’tkazuvchanlikli va muxitga joylashgan E_sr (xavo uchun E_sr=1) dielektrik o’tkazuvchanlikli uchastkalar sig’imlari yig’tndisiga teng.

2.7-rasm. Sig’imli satx o’lchagichni sxemasi: 1-idish; 2-elektrod; 3-elektron blok; 4-o’lchash asbobi.

Silindrik o’zgartgichning sig’imi quyidagicha ifodalanadi:

S = C + C
_{= 0,24 ·} 𝐸_z*ℎ _{+ 0,24 *} 𝐸_𝑠r(𝐻−ℎ) _{= 0,24 *} 𝐸_z*ℎ+𝐸_𝑠r(𝐻−ℎ)
(2.4)

h H-h
𝐷
lg(_𝑑)
𝐷
lg(_𝑑)
𝐷
lg(_𝑑)

Bunda h – satxning o’lchanayotgan balandligi, sm; N – idish balanligi, sm; D va d – o’zgartgich naychalarining tashqi va ichki diametri, sm; S – silindrik o’zgartkichning sig’imi, rF.
Elektrik sig’im odatda rezonans va ko’prik sxamalari yordamida o’lchanadi. Rezonans yordamida o’lchanayotgan sig’im induktivlik konturiga paralel ulanadi va rezonans konturi xosil qilinadi. Rezonans konturi o’zgartkichning ma’lum boshlang’ich sig’imidagi ta’minlovchi chastota rezonansiga rostlanadi. O’zgartirgichning sig’imi kontrol qilinayotgan muxit kerakli satxga erishgan yoki erishmaganligini ko’rsatadi. O’zgartirgichning sig’imi o’zgarishi natijasida uning chastotasi o’zgaradi va rezonans buziladi. Bu usul ko’pchilik sig’imli satx signilizatorida ishlatiladi.
Ko’prik usulida kontrol qilinayotgan sig’im ko’prikning bir elkasiga ulanadi. Satx o’zgarishi bilan sig’im o’zgaradi va ko’prikda balans vujudga keladi. Nobalanslik signali kuchaytirgich orqali satx birligida darajalangan ko’rsatuvchi elektr priboriga uzatiladi. Ko’prik usuli ko’pchilik sig’imli satx o’lchagichlarda

ishlatiladi. Rezervuardagi satxni o’lchash chegaralari 0...5m; elektron blokdan satxning distansion ko’rsatkichidagi bo’lgan eng katta masofa 1000m; rezervuardagi maksimal bosim 2,94 mN/ m² (90kg k/ sm²); yo’l qo’yiladigan xato
+ 2,5%.
Omik satx o’lchagichlar, asosan signalizatsiya va elektr o’tkazuvchi suyuqliklarni (kislota, ishqor) ma’lum satxda ushlab turish uchun ishlatiladi. Omik signilizatorning ishlash prinsipi ta’minlash manbai elektr zanjirining nazorat qilinayotgan muxit orqali tutashishiga asoslangan. Bu muxit muayyan omik qarshilikka ega bo’lgan elektr zanjiridan iborat. Tajriba omik satx signalizatorlari 2*10^-3sm va undan yuqori o’tkazuvchilikka ega bo’lgan elektr zanjiridan iborat. Tajriba omik satx signalizatorlari 2*10^-3sm va undan yuqori o’tkazuvchilikka ega bo’lgan muxitlarda ishlatilishi mumkinligini ko’rsatadi. 2.8 - rasmda omik sath signalizatorining sxemasi ko’rsatilgan.
Signalizator o’zgartkich 1 va ta’minlash blokidan iborat. Asbob bir-biridan izolyasiya qilingan ikki elektrod 6 ni o’z ichiga oladi. Ta’minlash blokida pasaytiruvchi transformator 2 bilan elektromagnit 3 kiradi. Agar suyuqlik satxi eletrodloardan past bo’lsa. Elektrod o’rtasidagi eletr zanjir ulanmaydi. Suyuqlik satxi ko’tarilganda elektrodlar ulanib zanjir orqali tok o’ta boshlaydi. Transformatorning ikkilamchi cho’lg’amida kuchlanish induktivlanadi. Elektromagnit rele 3 g’altagidan tok o’tadi va kontaktlar 5 siganl lampasi zanjiri 4 ni ulaydi. Elektrodlar sifatida metall sterjen yoki trubkalar va ko’mir elektrod ishlatiladi.

2.8-rasm Omik sath signalizatorining sxemasi: 1 - idish; 2 - transformator; 3

- rele; 4 - signal lampasi; 5 - kontaktlar; 6 - bir biridan izolyasiya qilingan kontaktlar.
Bu asbob 24V gacha doimiy kuchlanish yoki 36 Vgacha o’zgaruvchan kuchlanish bilan ta’minlanadi. Kuchlanishning kattaligi kontrol qilinayotgan muxitning o’tkazuvchanligiga, uning turi (doimiy yoki o’zgaruvchan) esa muxitning xususiyatlariga bog’liq. Bu turdagi asboblar ishchi muxitning 200⁰S gacha bo’lgan temperaturasida ± 10mm xato bilan ishlaydi.
Barcha elektrodli asboblarning kamchiligi ularning qovushqoq, kristallanuvchi, qattiq cho’kmalar hosil qiluvchi muhitlarda ishlatib bo’lmasligidan iborat.
Sig’imli va omik elektr satx o’lchagichlar hamda signalizatorlarning turli ekspluatatsiya sharoitlariga mo’ljallangan katta nomeklaturasiishlab chiqariladi. Ularning ko’pchiligi neft va kimyo ishlab chiqarish korxonalarida keng ishlatiladi. Berk sig’imdagi suyuqlikni satxini singdiruvchi γ nurlanishlar yordamida kontrol qilish mumkin. Satxni o’lchash γ nurlarining modda qatlamidan o’tishida ularning yutilishiga asoslangan.
Radioizotopli satx o’lchagichlar boshqa asboblarga nisbatan universaldir. Bu asboblar satxni o’lchashni kontrol qilishni diskret va uzluksiz ravishda amalga oshiradi. Ular ochiq va berk rezervuarlardagi suyuq moddalar satxini o’lchashda ishlatilishi mumkin, bu asboblar kotaktsiz bo’lganligi sababli kontrol qilinayotgan muhitlarning agressivligiga nisbatan sezgir emas. Asboblar ko’rsatishining aniqligi va stabilligi muhit xolatining (temperatura, namlik, elektr o’tkazuvchanlik, zichlik va boshqa fizikaviy xossalar) o’zgarishiga bog’liq emas.
Radioizotopli satx o’lchagichlarning ishlash prinsipi yutish qobiliyati turlicha bo’lgan ikkita muhitdan o’tayotgan nurlarning qayd qilinishi va muhitlarning chegarasi o’zgarishi bilan nurlanish intensivligining o’zgarishiga asoslangan. Ko’pincha ionlovchi nurlanishning xavo va o’lchanayotgan suyuqlik moddalar orqali yutilishidagi farqdan foydalaniladi. Barcha radioizotopli satx o’lchagichlarning asosiy qismlari nurlanish manbai va nurlarni qabul qiluvchi asboblardan iborat. Nurlanish manbai sifatida ko’pincha o’zidan γ nurlar chiqaradigan So⁶⁰, Cs¹³⁷, Se⁷⁵ va boshqa moddalar ishlatiladi. Qabul qiluvchi asbob sifatida Geyder – Myuller schyochigi, yarim o’tkazgichli detektorlar ishlatiladi. Detektor chiqishida paydo bo’lgan impulslar elektron apparatura orqali kuchayadi va satx o’zgarishiga muvofiq elektr signalga aylanadi. Bu signal kontrol qilish va avtomatik rostlash maqsadlarida qo’llaniladi. 2.9-rasmda satx radioizoto’pli indikatorlarning tuzilish sxemasi keltirilgan.
Asbob radioaktiv nurlanish manbai A va shu asbobning o’ng tamoniga o’rnatilgan schyochiklar bloki V dan iborat. Bu blok ichiga schyochiklar o’rnatilgan g’ilofdan iborat. Agar muhitlar chegarasi satxning berilgan qiymatidan past yoki balant bo’lsa, schyochiklar 1 γ kvantlar miqdorini qayd qiladi. Radioaktiv nurlanish impulslari multivibrator 2 yordamida qayd qilinadi va hisoblash tezligini o’lchagich 3ga uzutadi. Bu erda hosil bo’lgan kuchlanish elektron kuchaytirgich 4 orqali kuchayadi. Kuchayish signali qurilma 5 orqali boshqariladi.

2.9-rasm. Satx radioizoto’pli indikatorning tuzilish sxemasi. 1-schyochiklar; 2- multivibrator; 3- hisoblash tezligini o’lchagich; 4- kuchaytirgich; 5-kuchlanish signalli qurilma.

Radioizoto’pli satx indikatorlari nurlanish manbai bilan detektor orasidagi masofa 6mni tashkil qilganda ±20mm aniqlik bilan ishlaydi. Suyulik moddalar satxini uzluksiz o’lchaydigan radioizoto’pli satx o’lchagichlar kuzatuvchi sitemadan iborat. Bunda nurlanish manbai va qabul qilgichi satxning o’zgirashi bilan avtomatik ravishda siljiydi. Bu sxema bo’yicha ishlaydigan asboblar 0...2m dan 0..10 m gacha diapazondagi satxni o’lchashga mo’ljallangan. Asboblarning xatosi ±0,5...1% dan oshmaydi.
Radioaktiv satx o’lchagichlarning kamchiligi mexanik aylanuvchi qismlarning juda ko’pligidir, bu esa asbobning ishonchli ishlashini pasaytiradi. Barcha radioaktiv asboblarning umumiy kamchiligi radioaktiv nurlarning tirik organizmga zarali ta’siridir. Radioaktiv asboblar asosan boshqa turdagi asboblarni ishlatish mumkin bo’lgan hollardagina qo’llaniladi.
Xozirgi paytda sanoatda ultratovushli satx o’lchagichlar keng tarqalmoqda. Bu asboblar boshqa asboblarga nisbatan kontaktsizlik, yuqori aniqlik, kichik
inersionlik, katta diapazonda va agressiv suyuqliklarda ishlatilishi mumkin bo’lgan bir qator afzalliklarga ega. Ammo o’lchash sxemalarining murakkabligi, shuningdek etarli darajada ishonchli bo’lmagani sababli, bu asboblar boo’qa qurilmalardan foydalanish mumkin bo’lmagandagina ishlatiladi.
Ultrotovushli satx o’lchagichlarning ishlash prinsipi suyuqlik, gaz (xavo) chegarasidan tovush to’lqinlarining qaytish prinsipiga asoslangan. Ultratovush impulsining xavo o’lchanayotgan muxit (suyuqlik) chegarasi sirtidanqaytish kattaliklari okustik qarshilikning keskin farqi natijasida sodir bo’ladi. 2.10-rasmda ultratovushli satx o’lchagichlarning struktura sxemasi ko’rsatilgan.
Impuls ultratovushli tebranishlar generatori 1 dan nurlatgich 2 orqali satx o’lchanayotgan sig’imga uzatiladi. Ultratovush to’lqinlar o’lchanayotgan sig’imga uzatiladi. Ultratovush to’lqinlar o’lchanayotgan muxitda tarqaladi va suyuqlik - xavo chegarasidan qaytadi. Qaytgan to’lqinlar muxitdan teskari yo’nalishda o’tadi, nurlatgich 2 o’xshash ultratovushli tebranishlar priyomnigi 3 ga keladi u erdan ultratovushli impuls kuchaytirgich 4, vaqt oralig’ini hisoblaydigan qurilma 5 va o’lchash asbobi 6 ga keladi.
Shunday qilib, suyuqlikning satxi o’lchash impulsining yuborilishi va qaytishi orasidagi vaqt bo’yicha aniqlanadi. Nurlatgich sifatida bariy titanat, rezokvars, magnitostriksion elementlar ishlatiladi. Ko’pincha ultratovushli tebranishlarni yuboradigan va qabul qiladigan asbob qifatida bir qurilmadan foydala niladi. Bu asbob o’lchash jarayonining boshida nurlatgich vazifasini bajarib, puls yuborilganidan so’ng priyomnik sifatida ishlaydi.

2.10-rasm. Ultratovushli satx o’lchagichning tuzilish sxemasi. 1- ultratovushli tebranishlar generatori; 2-nurlatgich; 3-qabul qilgich; 4-ultratovushli impuls kuchaytirgich; 5-vaqt oralig’ini hisoblaydigan qurilma; 6-o’lchash pribori.= Ultratovushli satx o’lchagichlari 45 mm bir necha 10m gacha o’lchash diopazoniga ega. O’lchanayotgan muhit temperaturasi -50 dan +200⁰S gacha etishi

mumkin. Yo’l qo’yiladigan asosiy xato + 2,5%.
Induksion satx o’lchash tizimlari induktor g’altaklarni elektr o’tkazuvchi suyuqliklarga tushirilganda ularda hosil bo’lgan uyurmali toklar magnit maydoni ta’sirida magnit oqimini, induktivligini kamayishiga asoslangan. 2.11-rasmda induksion satx o’lchash asbobining chegaraviy satxlar bo’yicha signal beruvchi turi ko’rsatilgan.
Ma’lumki o’tkazgichlarning induktivligi
L=F/I (2.5)
Ifoda bilan aniqlanadi. Bu erda: F – magnit oqimi; Vb; I – tok kuchi, A.



2.11-rasm. Chegarviy satxlar bo’yicha signal beruvchi induksion satx o’lchash qurilmasi.

Ko’rinib turibdiki o’tkazgich induktivligi magnit oqimiga proporsional. O’zgaruvchag tok o’tganda suyuqlikda hosil bo’lgan uyurmali tok magnit oqimi Lens qoidasiga asosan tok hosil qilgan oqimga qarshi bo’lib, undagi magnit oqimini kamaytiradi. Transformatorlarda o’zaro induktivlik
^{M = k} √^{𝐿1 ∙ 𝐿2 (2.6)}
ifoda bilan aniqlanadi. Bu erda: k-o’zaro aloqa koeffitsienti, L₁ va L₂ – induktivlik, Gn; Real sharoitda ikki o’ram bir g’ltakda o’ralgani sababli L₁=L₂=L,
k=1. Shuning uchun M=L. Ikkilamchi o’ramda hosil bo’layotgan EYUK quyidagicha ifodalanadi:
E=MI (2.7)
Bu erda: M – o’zaro induktivlik, Gn; I – tok kuchi, A.
Ko’rinib turibdiki chiqish signali induktivlikka proporsional. Induktivlik esa transformator botirilgan suyuqlik sathiga bog’liq. Hozir “Kvant” tipidagi diskret induktiv sath o’lchagichlar chiqarilmoqda.

2.