Температурани ўлчаш усуллари

2.МАНОМЕТРИК ТЕРМОМЕТРЛАР
Манометрик термометрларнинг ишлаши берк хажмдаги газ, суюқлик ёки буғнинг босимини температура таъсирида ўзгаришига асосланган.
Ўлчов асбоби қандай ишчи модда билан тўлдирилганига қараб, манометрик термометрлар газли, суюқликли ва буғ-суюқликли турларга бўлинади.



Расм. 5.
Ўлчов асбоби (расм.5) термобаллон 1, капилляр трубка 2 ва манометрик қисм 3-6 (трубасимон труба 3, ушлагич 4, узатгич (поводок) 5 ва тишли сектор 6) дан ташкил топган. Ўлчов асбобининг бутун тизими ишчи модда билан тўлдирилади. Термобаллон температурани ўлчаш объектига ўрнатилади. Температуранинг ортиши билан масалан, бутун берк тизимда босим ортиши кузатилади. Босим ортиши манометрик пружинани деформацияланишига ва унинг эркин учи узатиш механизми орқали ўлчов асбоби стрелкасини буришига сабаб бўлади.
Тизимда босимнинг ўзгариши билан трубасимон пружинага таъсир этаётган тизимдаги босим ва атроф мухит босимлари орасидаги фарқга пропорционал равишда ҳосил бўлаётган куч ўзгаришни бошлайди ва бу ўзгариш трубасимон пружина бикирлиги билан мувозанатлангунча давом этади.
Трубасимон пружина бир ўрамли ва кўп ўрамли кўринишда тайёрланиши мумкин (расм.10.). Термобаллон (расм.11.) одатда зангламас пўлатдан, капилляр трубка эса, ички диаметри 0,2-0,4 мм бўлган мис ёки пўлат трубкалардан тайёрланиб, ташқи томондан у металл ўрамлар билан химояланган бўлади.
Манометрик термометрларга қуйидаги қўшимча хатоликлар мансуб:
1. Атмосфера босими ўзгаришининг таъсири – барометрик хатолик;
2. Атроф мухит температураси ўзгаришининг таъсири – температура хатолиги;
3. Термабаллон ва трубасимон пружина ўрнатилишига қараб суюқлик гидростатик босимининг таъсири – гидростатик хатолик.

1 – химояловчи гильза; 2 – термобалллон; 3 – гильзани тўлдирувчи модда; 4 – футорка; 5 - капилляр трубка; 6 – втулка; 7 – пастки ажратувчи шайба; 8 - уплотнительная набивка; 9 – тепадаги ажратувчи шайба.

Расм.6.
Газли манометрик термометрлар термодинамик хусусиятлари идеал газларга яқин бўлган азот билан тўлдирилади. Бу ўлчов асбобларининг шкалалари бир текис бўлади, чунки, ўзгармас хажмда жойлашган газнинг босими температура ўзгаришига пропорционал ўзгаради, яъни,
P_t = P₀ [1 + (t - t₀)] ёки,
P = P_t - P₀ = P₀ (t - t₀) бундан,
P₀ =
бу ерда, - газнинг температура кенгайиш коэффициенти;
t, t₀ – ўлчанаётган ва бошланғич (0⁰С) температура;
Р₀ – бошланғич босим, t₀ температурада;
- температурани t₀ дан t гача ўзгаргандаги босимнинг ўзгариши.
Р₀ – одатда 1,0-5,0 МПа ва баъзи холларда 7,0 МПа гача чегарада бўлиши мумкин ва унинг қиймати қанча катта бўлса, барометрик хатолик шунча кам бўлади.
Атроф мухит температурасининг ўзгариши билан ўлчашда маълум хатолик пайдо бўлади ва уни қуйидагича ҳисоблаш мумкин:
t_м = ( t_м - t₀); t_к = ( t_к - t₀);
V_м; V_к V_б - манометрик пружина, капилляр ва термобаллон хажмлари;
t_м, t_к - манометрик пружина ва капилляр температураси;
t_{0 -} градуировка температураси (20⁰С).
Бу тенгламалардан кўриниб турибдики, капилляр узунлиги қанча катта бўлса, хатолик шунча катта бўлади. Атроф мухит температураси ўзгаришининг таъсирини камайтириш учун, термобаллон хажмини ошириш керак.
Суюқликли манометрик термометрлар тўлдириладиган суюқликларга қуйидаги талаблар қўйилади: хажмий кенгайиш коэффициенти катта бўлиши керак; иссиқлик ўтказувчанлиги катта бўлиши керак; кичик иссиқлик сиғимига эга бўлиши керак; термометр материалига кимёвий инерт бўлиши керак. Бу талабларга симоб ва ксилол жавоб беради (симоб -30 + 600⁰С; ксилол -40+200⁰С).
Температура ўзгаришига мос равишда тизимдаги босимнинг ўзгаришини қуйидагича ифодалаш мумкин:
= (t - t₀)
бу ерда, - суюқликни хажмий кенгайиш коэффициенти;
-суюқликни сиқилиш коэффициенти.
Бу ўлчов асбобларининг шкаласи, босимнинг температурадан чизиқли боғлиқлиги сабабли бир текисда бўлади.
Суюқликли манометрик термометрларнинг температура хатолиги газли термометрларникидан юқорироқ бўлганлиги сабабли уларнинг капиллярининг узунлиги 10 м дан ошмайди.
Барометрик хатоликни камайтириш мақсадида суюқлик 15-20 кгс/см² (баъзи холларда 130 кгс/см² гача) босимда тўлдирилади. Гидростатик хатолик ўлчов асбоби пружинаси ва стрелкасини корректировкалаш йўли билан йўқотилади (термобаллон пружинадан юқорида ўрнатилганда, суюқликнинг температура ўзгаришидан ҳосил бўлган босимига суюқлик устунининг гидростатик босими қўшилади, агар пастда бўлса, унда ўлчов асбоби шу миқдорга кам кўрсатади).
Пар-суюқликли манометрик термометрлар одатда термобаллоннинг 2/3 хажми миқдорида паст температурада қайновчи суюқлик билан тўлдирилади (хлорли метил 0 -150⁰С, ацетон 60 + 200⁰С, бензол 100 - 250⁰С). Уларнинг ишлаши Дальтон қонунига асосланган бўлиб, у модданинг критик температурасигача, тўйинган буғнинг босими ва температураси орасидаги боғлиқликни ифодалайди. Температуранинг ортиши билан суюқликнинг буғланиши ортади ва буғнинг босими (упругости) ортади, бу эса, буғнинг конденсацияланишининг ортишига сабаб бўлади. Тўйинган буғ температурага мос равишда, маълум мувозанат босимигача ўзгаради.
Бу ўлчов асбобларида температура хатоликлари бўлмайди, лекин гидростатик, айниқса барометрик хатоликларнинг ўлчов асбоби кўрсатишига таъсири сезиларли бўлади. Чунки тизимдаги босимнинг қиймати нисбатан кичик бўлади. Бу ўлчов асбобларига қўйиладиган асосий талаблардан бири шуки, кичик температураларни ўлчаганда тизимда тўйинган буғ бўлиши керак, юқори температураларни ўлчаганда эса, термобаллонда суюқлик қолиши керак.
Бу ўлчов асбобларининг камчиликларига ўлчаш чегарасининг кичиклиги ва ўлчанаётган температура билан тўйинган буғ босими орасидаги чизиқсиз боғлиқлик сабабли, шкаланинг бир текисда эмаслиги, яъни, шкала бошланишида бўлимларнинг зич жойлашгани ва охирига бориб, бўлимлар кенгайиб бориши киради.
Катта босимда ёки агрессив мухитда температурани ўлчаганда термобаллон объектга мой ёки мис қириндилари билан тўлдирилган химояловчи гилзада ўрнатилади.
Манометрик термометрларнинг камчиликларига қуйидагиларни киритиш мумкин: ўлчаш аниқлигининг юқори эмаслиги (аниқлик синфи 1-2,5); термобаллон ўлчамларининг катталиги сабабли инерциясининг катталиги; тизим герметикаси бузилганда таъмирлашнинг қийинлиги.
Иккиламчи ўлчов асбоблари билан ишлаш учун маълумотларни масофага узатиш тизими бор манометрик термометрлар ишлатилади. Бу ўлчов асбобларда температуранинг ўзгариши пропорционал унификацияланган (пневматик ёки электр) сигналга айлантирилиб иккиламчи асбобларга узатилади (масалан: пневматик ва электр сигнал ўзгартиргичли манометрик термометрлар ТПГ-189П, ТПГ-189Э ёки ТПЖ-189П, ТПЖ-189Э).