Температураны өлшеудің физикалық принциптері қандай. Температураны өлшеу әдістері мен құралдары жалпы мәліметтер. Өлшеу құралдарының сипаттамасы

Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз

Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге алғыстары шексіз.

Жарияланды http://www.allbest.ru

КІРІСПЕ

Температура зертханалар мен өнеркәсіптік қондырғыларда жүргізілетін табиғатта болатын көптеген процестер мен реакцияларға әсер етеді. Температураны өлшеуді мамандар өндірістегі өлшеулердің жалпы санының 50% құрайды деп бағалайды. Атап айтқанда, температура процестердің жүруін, технологиялық құрылғылардың күйін және олардың жұмыс режимдерін анықтайды.

Температура – ​​заттардың термодинамикалық күйін анықтайтын, дененің қызу дәрежесін сипаттайтын негізгі шамалардың бірі. Бұл атомдар мен молекулалар тасымалдайтын дененің ішкі энергиясының деңгейімен анықталатын статистикалық түрде түзілетін термодинамикалық шама. Бұл жағдайда температура олардың қозғалыс кинетикалық энергиясымен анықталады.

Бұл жұмыста мен температураны өлшеудің заманауи әдістері туралы ақпарат жинауға тырыстым. Өздеріңіз білетіндей, олардың өте үлкен саны әзірленді. Олардың кейбіреулері әмбебап, басқалары белгілі бір ғылыми зерттеулер мен өндірістерде қолдануға ыңғайлы. температура люминесценциясының оптикалық термиялық көрсеткіші

Рефераттың көп бөлігі арнайы температураны өлшеудің люминесценттік әдістеріне арналған, олар қазір перспективалы және өте сұранысқа ие. Белгілі бір жағдайларда олардың басқаларға қарағанда бірқатар артықшылықтары бар: дәлдігі, жылдамдығы, қайтымдылығы, сыртқы химиялық, электромагниттік, физикалық және басқа әсерлерге төзімділігі, тиімділігі.

Сондықтан люминесценттік температураны өлшеу әдістері қарқынды дамып, олардың қолдану аясын кеңейтуде. Температура мен жылу өлшемдерінің рөлі қазіргі уақытта өте үлкен болғандықтан, бұл реферат көптеген салалар мен ғылым салаларының мамандарына пайдалы болуы мүмкін.

1. ТЕРМОМЕТРИЯ ЖӘНЕ ЛЮМИНИЦЕНЦИЯ ТЕОРИЯСЫНАН ҚЫСҚА ТЕОРИЯЛЫҚ МӘЛІМЕТ

1. 1 Температураны өлшеу әдістері

Заттың күйін сипаттайтын басқа параметрлерден айырмашылығы, температураны өлшеу денелердің осындай физикалық қасиеттерінің тікелей өлшеуге болатын температураға тәуелділігіне негізделген жанама түрде ғана орындалуы мүмкін. Мысалы, мұндай физикалық шама заттың көлемі, қысым, электр кедергісі немесе температураға байланысты басқа параметр болуы мүмкін. Бұл жағдайда пайдаланылған параметрдің өзгеруі сызықтыққа жақын функционалдық тәуелділікпен температурамен байланысты болуы қажет; бұл қатынас басқа технологиялық параметрлердің әсерінен мүмкіндігінше аз бұрмалануы керек, өлшеу құралын калибрлеу кезінде дәл және қарапайым қайта шығарылады.

Әдетте, өлшенетін температуралар -273-тен 3000 ° C-қа дейінгі диапазонда болады, сондықтан барлық мүмкін жағдайларда температураны өлшеу үшін әртүрлі құралдар мен өлшеу әдістері қажет, оларға өлшеу тапсырмасына байланысты айтарлықтай әртүрлі талаптар қойылады. өлшеу дәлдігіне қатысты. Барлық осы фактілер нақты өндірістік және зертханалық жағдайларда температура сияқты параметрді өлшеу әдісін таңдауда қосымша қиындықтарға әкеледі.

Температураны өлшеудің қазіргі уақытта белгілі әдістерін екі топқа бөлуге болады: контактілі және байланыссыз әдістер. Бірінші топтағы құрылғыларды (мысалы, термопарлар, ыстық сымды анемометрлер, акустикалық анемометрлер және т.б.) пайдаланған кезде объектінің, термометрдің арасындағы жылу алмасудың белгілі бір дәрежеде ерекшеліктерін ескеру қажет. және сыртқы орта, өйткені контактілі термометрлер объектімен тікелей байланыста болады, бұл өлшеу нәтижелеріне айтарлықтай әсер етіп, елеулі қателіктер жібереді.

Оптикалық әдістермен (интерферометриялық, оптикалық-голографиялық және т.б.) температураны өлшеу кезінде өлшеу объектісінің температуралық өрісі бұрмаланбайды. Сонымен қатар, температураны бір нүктеде емес, зерттелетін объектінің бүкіл көлемі бойынша бірден өлшеуге болады. Сонымен қатар оптикалық әдістерде инерциялық қателер болмайды, бұл лездік шамаларды дәл өлшеуді жеңілдетеді. Өлшеулердің жоғары сезімталдығы мен дәлдігі процесс сипаттамаларының күрт ауытқуымен жүретін күрделі процестерді зерттеуде оптикалық әдістерді қолдануды анықтайды.

1. 2 Люминесценция туралы түсінік

Люминесценция (латын тілінен lumen – жарық және –эсцент – әлсіз әрекетті білдіретін жұрнақ), дененің жылулық сәулеленуінен асып түсетін және жарықтың тербеліс периоды айтарлықтай асатын уақыт бойы жалғасатын сәулелену.

Люминесценцияның табиғи құбылыстары - полярлық сәуле, кейбір жәндіктердің жарқырауы, минералдар, шіріген ағаштар - ежелгі дәуірден белгілі, бірақ олар люминесценцияны 19 ғасырдың аяғынан бастап жүйелі түрде зерттей бастады (Э. және А. Беккерели, Ф.Ленард, В.Крукс және басқалар) ... Әртүрлі заттардың люминесценциясын зерттеуге деген қызығушылық В.К.Рентгенді рентген сәулелерінің ашылуына әкелді, ал 1896 жылы люминофорларды зерттеген А.Беккерель радиоактивтілік құбылысын ашты. Люминесценцияның негізгі заңдылықтарын белгілеуде, сондай-ақ оны қолдануды дамытуда С.И.Вавилов жасаған кеңестік физиктер мектебінің еңбектерінің маңызы ерекше болды.

Люминесценция затты электрондармен және басқа зарядталған бөлшектермен бомбалау, зат арқылы электр тогының өтуі, заттың көрінетін жарықпен, рентген және гамма сәулелерімен жарықтануы, сонымен қатар кейбір химиялық реакциялар нәтижесінде пайда болуы мүмкін. зат.

Люминесценция агрегацияның барлық күйінде – газдарда, сұйықтарда және қатты денелерде байқалады. Мысалы, булар мен газдар O 2 , S 2, Na 2 және т.б., бензол қатарының қосылыстары, ароматты қосылыстар, түрлі бояғыштар, кристаллофорлар деп аталатын ауыр металдардың қоспалары бар бейорганикалық кристалдар люминесцентті заттар – люминофорлар болып табылады.

Тепе-теңдік жылулық сәулеленуден айырмашылығы, люминесценттік сәулелену тепе-теңдік сипатына ие емес. Ол атомдардың, молекулалардың немесе иондардың салыстырмалы түрде аз санына байланысты. Люминесценция көзінің әсерінен олар қозған күйге өтеді, ал кейіннен олардың қалыпты немесе аз қозғалған күйге оралуы люминесценттік сәуле шығарумен бірге жүреді. Бұл атомдар, молекулалар және иондар әдетте люминесценция орталықтары деп аталады.

Элементарлы люминесценция процесі екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде люминесценция центрі қозған болса, екіншісінде қозған күйден негізгі күйге немесе азырақ қозған күйге өткенде люминесцентті болады. Соңғы кезеңде туылған фотонның энергиясы, анық, сәйкес кванттық ауысу болған күйлердің энергияларындағы айырмашылыққа тең. Осылайша, люминесценция орталығы қозу энергиясын пайдаланады, оны өзінің сәулелену энергиясына айналдырады.

Жарқырау ұзақтығы қоздырылған күйдің ұзақтығына байланысты, ол люминесцентті заттың қасиеттерінен басқа, қоршаған ортаға байланысты. Егер қоздырылған күй метатұрақты болса, онда бөлшектің ондағы тұру уақыты 10 -4 сек жетуі мүмкін, бұл сәйкесінше люминесценцияның ұзақтығын арттырады.

Люминесценция қоздырғышының әрекеті аяқталғаннан кейін бірден тоқтайтын люминесценция флуоресценция деп аталады. Люминесценция қоздырғышының әрекеті тоқтағаннан кейін ұзақ уақыт сақталатын люминесценция фосфоресценция деп аталады.

Флуоресценция атомдардың, молекулалардың немесе иондардың қозған күйден қалыпты күйге ауысуынан туындайды. Фосфоресценция атомдар мен молекулалардың метатұрақты қоздырылған күйлерінің болуына байланысты, оның қалыпты күйге өтуі қандай да бір себептермен қиын. Метатұрақты күйден қалыпты күйге өту тек қосымша қозу нәтижесінде ғана мүмкін болады, мысалы, термиялық. Флуоресценция мен фосфоресценция арасындағы айырмашылық өте ерікті.

Жарық әсерінен болатын люминесценция – фотолюминесценция, электронды бомбалау әсерінен – катодолюминесценция, электр өрісінің әсерінен – электролюминесценция, химиялық түрленулер әсерінен – хемилюминесценция деп аталады. Сондай-ақ триболюминесценция – белгілі бір заттардың үйкелісі кезіндегі жарқырау, кристалдық люминесценция – кристалдардың механикалық қысылуы кезінде пайда болатын жарқырау және ионолюминесценция – кейбір заттардың ерітінділері арқылы ультрадыбыстық толқындар өткендегі жарқырау белгілі.

Люминесценттік сәулеленуге әкелетін элементар процестердің сипатына қарай спонтанды, мәжбүрлі және рекомбинациялық люминесценция процестері, сонымен қатар резонанстық флуоресценция болып бөлінеді. Резонанстық флуоресценция атомдық буларда байқалады және люминесценция көзінен энергияны жұтқанда сәуле шығарушы атом өзі тапқан энергия деңгейінен өздігінен сәуле шығарудан тұрады. Резонанстық флуоресценция жарықпен қоздырылған кезде резонансты сәулелену орын алады, ол бу тығыздығының жоғарылауымен резонансты шашырауға айналады. Спонтанды люминесценция люминесценция көзінің әсерінен атомдар (молекулалар немесе иондар) алдымен аралық қозған энергия деңгейлеріне дейін қозғалады ( Е 2 ) - Бұл деңгейлерден әрі қарай люминесценттік жарқырау шығатын деңгейлерге радиациялық, ал жиі радиациялық емес (1-сурет) ауысулар болады. Люминесценцияның бұл түрі булар мен ерітінділердегі күрделі молекулаларда, қатты денелердегі қоспа орталықтарында байқалады.

Ынталандырылған (метстабилді) люминесценция люминесценция көзінің әсерінен метатұрақты деңгейге ауысумен сипатталады, содан кейін метатұрақты деңгейге ауысады, содан кейін люминесценттік сәулелену деңгейіне ауысады (сурет 1). 2).

Мысал ретінде органикалық заттардың фосфоресценциясын келтіруге болады. Рекомбинациялық люминесценция – люминесценция көзінен энергияны жұту кезінде бөлінген бөлшектер қайта қосылған кезде пайда болатын рекомбинациялық сәулелену (газдарда – радикалдар немесе иондар, кристалдарда – электрондар мен тесіктер).

Рекомбинациялық люминесценция ақаулық немесе қоспа орталықтарында (люминесценция орталықтары), орталықтың жер деңгейінде саңылаулар, ал электрондар оның қозған деңгейінде ұсталған кезде пайда болуы мүмкін.

Люминесценция заңдылықтары.

1. Стокс ережесі: фотолюминесценция толқын ұзындығы әдетте қоздырғыш жарықтың толқын ұзындығынан үлкен. Неғұрлым жалпылама тұжырымда: люминесценция спектрінің максимумы жұтылу спектрінің максимумынан ұзағырақ толқын ұзындығына ауысады. Кванттық тұрғыдан Стокс ережесі энергия дегенді білдіреді hvҚоздыратын жарық кванты жартылай оптикалық емес процестерге жұмсалады:

hv = hv лум+ В,анау. v лум < v немесе л лум> л ,

қайда W -фотолюминесценциядан басқа әртүрлі процестерге жұмсалатын энергия.

2. Кейбір жағдайларда фотолюминесценттік сәулеленудің спектрінде қоздырғыш жарықтың толқын ұзындығынан қысқа толқын ұзындықтары болады (антиСтокс сәулеленуі). Бұл құбылыс атомдардың, молекулалардың немесе фосфор иондарының жылулық қозғалысының энергиясы қоздырғыш фотонның энергиясына қосылуымен түсіндіріледі:

hv лум = hv погл + акТ,

қайда а -фосфордың табиғатына байланысты коэффициент, k -Больцман тұрақтысы, Т -фосфордың абсолютті температурасы. Анти-Стокс сәулеленуі фосфордың температурасы көтерілген сайын айқынырақ көрінеді.

3. Люминесценция энергиясының люминесценцияны қоздыратын көзден фосфордың стационарлық жағдайда жұтатын энергияға қатынасы люминесценция энергиясының шығымы деп аталады.

Фотолюминесценцияның кванттық шығымы - люминесценттік сәулелену фотондарының санының соңғысының тұрақты энергиясы кезінде қоздырғыш жарықтың жұтылған фотондарының санына қатынасы. Фотолюминесценция энергиясының шығымы жұтылатын сәулеленудің толқын ұзындығына l тікелей пропорционалды түрде артады, содан кейін белгілі бір аралықта l-ге жетеді. Максмаксимум шама, әрі қарай өскен сайын нөлге дейін тез төмендейді (Вавилов заңы). Толқынды жарықтың толқын ұзындығының ұлғаюымен энергиясы бар фотондар саны артады hv,біріншілік сәулеленудің берілген энергиясының құрамында болады. Өйткені әрбір фотон кванттық пайда болуы мүмкін hv лум, содан кейін толқын ұзындығының ұлғаюымен l-де энергия шығымының артуы орын алады Максжұтылатын фотондардың энергиясы фосфор бөлшектерін қоздыру үшін жеткіліксіз болып қалуымен түсіндіріледі.

Вавилов заңы бойынша фотолюминесценцияның кванттық шығымы Стокс аймағындағы қоздырғыш жарықтың толқын ұзындығына тәуелді емес. (v басқа> v лум) және Стоксқа қарсы сәулелену аймағында күрт төмендейді (v басқа < v лум).

Кванттық және энергия шығымдылығының мәндері фосфордың табиғатына және сыртқы жағдайларға қатты тәуелді. Бұл бөлшектердің қозған күйден қалыпты күйге, люминесценцияның сөнуі деп аталатын радиациялық емес ауысу мүмкіндігіне байланысты. Сөндіру процестерінде негізгі рөлді екінші текті соқтығыстар атқарады, нәтижесінде қозу энергиясы сәулеленусіз жылулық қозғалыстың ішкі энергиясына айналады. Сондай-ақ люминесцентті зат молекулаларының шамадан тыс жоғары концентрациясы кезінде флуоресценция қарқындылығының күрт төмендеуі байқалады, бұл концентрацияны сөндіру деп аталады. Бұл жағдайда бөлшектер арасындағы күшті байланыстың арқасында люминесценция орталықтарының пайда болуы мүмкін емес.

4. Спонтанды және метатұрақты люминесценция үшін люминесценция қарқындылығы экспоненциалды заңға сәйкес уақыт бойынша өзгереді:

қайда мен -уақыттағы люминесценция қарқындылығы т, И 0 - люминесценцияның қозуының аяқталу сәтіндегі люминесценция интенсивтілігі - фосфор атомдарының немесе молекулаларының қозу күйінің орташа ұзақтығы.

m мәні әдетте 10 -9 - 10 -8 сек тәртібінде болады. Сөндіру процестері болмаған жағдайда m жағдайларға әлсіз тәуелді және негізінен молекулаішілік процестермен анықталады.

5. Рекомбинациялық люминесценттік жарқыраудың қарқындылығы уақыт өте келе гиперболалық заңға сәйкес өзгереді:

қайда ажәне NS -тұрақты; шамасы а-1 сек-тен көп мың сек -1-ге дейінгі аралықта жатыр; , қайда I 0 - оның қозу сәтіндегі рекомбинациялық люминесценцияның қарқындылығы; n 1-ден 2-ге дейінгі аралықта қорытындыланады.

Температураны өлшеудің люминесценттік әдістері әртүрлі температура датчиктерінде және термиялық жабындарда қолданылатын кейбір люминесценттік сәулеленудің қарқындылығының температураға тәуелділігіне негізделген.

2. ТАЛШЫҚ-ОПТИКАЛЫҚ датчиктер

2 .1 Талшықты-оптикалық сенсорлар

Талшықты-оптикалық сенсорлар зертханалық және өндірістік нысандардың көптеген сипаттамаларын, атап айтқанда температураны өлшей алады. Оларды пайдалану айтарлықтай еңбекті қажет ететініне қарамастан, мұндай датчиктерді тәжірибеде қолдана отырып, бірқатар артықшылықтарды қамтамасыз етеді: индукциялық емес (яғни, электромагниттік индукцияның әсеріне сезімталдық); датчиктердің шағын өлшемдері, серпімділігі, механикалық беріктігі, жоғары коррозияға төзімділігі және т.б.

Раман эффектісі деп аталатын кремнеземдік шыныдан жасалған оптикалық талшықтармен температураны өлшеу үшін әсіресе қолайлы. Шыны талшықтағы жарық мөлшері толқын ұзындығынан аз болатын микроскопиялық шағын тығыздық ауытқуларымен шашыраңқы. Кері шашырауда бір толқын ұзындығындағы шашыраудың серпімділік үлесімен (шығарылатын шашырау) молекулалардың тербелісімен және осылайша жергілікті температурамен байланысты басқа толқын ұзындықтарындағы еніп кеткен жарықты да, қосымша компоненттерді де табуға болады (Раман). Раманның шашырауы) ...

Талшықты-оптикалық сенсорлар

Талшықты-оптикалық сенсорлар (көбінесе талшықты талшықты сенсорлар деп аталады) белгілі бір шамаларды, әдетте температураны немесе механикалық кернеуді, бірақ кейде орын ауыстыруды, дірілді, қысымды, жеделдеуді, айналуды (Sagnac эффектісі негізінде оптикалық гироскоптармен өлшенеді) анықтауға арналған талшықты-оптикалық құрылғылар болып табылады. ) және химиялық заттардың концентрациясы. Мұндай құрылғылардың жалпы принципі мынада: лазерден (көбінесе бір режимді талшықты лазер) немесе суперлюминесцентті оптикалық көзден келетін жарық талшықта немесе бір немесе бірнеше Браггта оның параметрлері шамалы өзгеріске ұшырай отырып, оптикалық талшық арқылы тасымалданады. торлар, содан кейін осы өзгерістерді бағалайтын анықтау тізбегіне жетеді.

Сенсорлардың басқа түрлерімен салыстырғанда талшықты-оптикалық сенсорлардың келесі артықшылықтары бар:

· Олар электр өткізбейтін материалдардан тұрады (электр кабельдерін қажет етпейді), бұл оларды, мысалы, кернеуі жоғары жерлерде пайдалануға мүмкіндік береді.

· Оларды жарылыс қаупі бар ортада қауіпсіз пайдалануға болады, себебі тіпті бұзылған жағдайда да электр ұшқынының пайда болу қаупі жоқ.

· Олар электромагниттік кедергілерге (EMI), тіпті найзағай соққан жерде де сезімтал емес және өздігінен басқа құрылғыларды электрлендірмейді.

· Олардың материалдары химиялық инертті болуы мүмкін, яғни қоршаған ортаны ластамайды, коррозияға ұшырамайды.

· Олардың жұмыс температурасының өте кең диапазоны бар (электрондық құрылғыларға қарағанда әлдеқайда жоғары).

· Олардың мультиплекстеу мүмкіндігі бар; бір талшықты байланыстағы бірнеше сенсорларды бір оптикалық көзбен біріктіруге болады (төменде қараңыз).

Bragg торының сенсорлары

Талшықты-оптикалық сенсорлар көбінесе талшықты Bragg торларына негізделген. Көптеген талшықты-оптикалық сенсорлардың негізгі принципі тордағы Брегг толқын ұзындығы (яғни максималды шағылысу толқын ұзындығы) тек Брегг торының периодына ғана емес, сонымен қатар температура мен механикалық кернеулерге де байланысты. Кварц талшықтары үшін деформация бірлігіне Брегг толқын ұзындығының өзгеруі созылудан шамамен 20% аз, өйткені сыну көрсеткішінің төмендеуіне деформацияның әсері бар. Температуралық әсерлер тек термиялық кеңею кезінде күтілетінге жақын. Температура мен деформация әсерлері әртүрлі техникалық құралдарды пайдаланған кезде (мысалы, деформацияға ұшырамайтын тірек торды пайдаланғанда немесе талшық торларының әртүрлі түрлерін пайдаланғанда) әр түрлі болуы мүмкін, осылайша екі мән де бір уақытта жазылады. Тек деформацияны тіркеу үшін ажыратымдылық бірнеше мкэ жетеді (яғни, реттілік ұзындықтарының салыстырмалы өзгеруі), бұл ретте дәлдік бірдей кішігірім тәртібінде болады. Динамикалық өлшемдер үшін (мысалы, акустикалық құбылыстар) 1 Гц өткізу жолағы үшін 1 меу-ден жоғары сезімталдыққа қол жеткізіледі.

Бөлінген сезу

Басқа талшықты-оптикалық сенсорлар талшықты Bragg торларын сенсорлар ретінде пайдаланбайды, талшықтың өзін сенсорлар ретінде пайдаланады. Олардағы сезіну принципі Рэйлей шашырауы, Раман шашырауы немесе Бриллуен шашырауының әсеріне негізделген. Мысалы, импульстік дыбыс сигналының көмегімен әлсіз шағылысқан аймақтың орнын анықтауға болатын оптикалық уақыт доменінің рефлексометриялық әдісі. Бұл әдіс сонымен қатар температура немесе кернеу сияқты басқа шамаларды Брилуен жиілігінің ығысуының функциясы ретінде анықтау үшін қолданылады.

Кейбір жағдайларда өлшенген мән талшықтың бүкіл ұзындығы бойынша орташа мән болып табылады. Бұл әдіс кейбір температуралық сенсорларға, сондай-ақ гироскоптар ретінде қолданылатын Sagnac эффектісіне негізделген интерферометрлерге тән. Басқа жағдайларда позицияға тәуелді шамалар (мысалы, температура немесе кернеу) өлшенеді. Бұл бөлінген сезу деп аталады.

Квази-таратылған зондтау

Кейбір талшықтарда температура мен штаммның бүкіл талшықта таралуын бақылау үшін бірқатар сенсорлық массивтер болуы мүмкін (жоғарыдан қараңыз). Бұл квази-таратылған сезу деп аталады. Тек бір торды шешу үшін әртүрлі техникалық шешімдер бар (және осылайша талшық бойындағы позицияны дәл анықтау)

Толық толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеуі (WDM) немесе оптикалық жиілік доменінің рефлексометриясы (OFDR) деп аталатын бір техникада торларда Брагг толқын ұзындығы сәл өзгеше болады. Интегратордағы реттелетін лазердің толқын ұзындығы тордың белгілі бір түріне жататын толқын ұзындығына реттелуі мүмкін, ал максималды шағылысу толқын ұзындығы деформацияның әсерін немесе, мысалы, температураны көрсетеді. Бұған қоса, кең жолақты жарық көздері жарық көздерін (мысалы, суперлюминесцентті көздер) толқын ұзындығын сканерлейтін фотодетектормен (мысалы, Fabry-Perot талшықты резонатор негізінде) немесе ПЗС спектрометр негізінде пайдалануға болады. Кез келген жағдайда, торлардың максималды саны, әдетте, 10-50-ден аспайды, бұл жарық көзінің өткізу қабілетін орнату диапазонымен және талшық торларындағы толқын ұзындығының қажетті айырмашылығымен шектеледі.

Уақытты бөлу мультиплексирлеу (TDM) деп аталатын басқа әдіс жарықтың қысқа импульстары жіберілетін бірдей төмен шағылыстыратын торларды пайдаланады. Әртүрлі торлардан шағылысу олардың келу уақыты бойынша жазылады. Уақытты бөлу бөлімі (TDM) жиі әртүрлі арналардың санын жүздеген, тіпті мыңдаған есе көбейту үшін толқын ұзындығын бөлумен (WDM) бірге қолданылады.

Басқа тәсілдер

Жоғарыда сипатталған әдістерден басқа, көптеген балама әдістер бар. Мұнда олардың кейбіреулері бар:

· Fiber Bragg торларын интерференциялық оптикалық талшықтарда қолдануға болады, онда олар тек шағылыстырғыш ретінде пайдаланылады және олардың арасындағы қашықтыққа байланысты фазалық ығысуды өлшейді.

· Лазерлік Bragg датчиктері бар, онда торлы датчик талшық арқылы 980 нм толқын ұзындығында айдалатын жарықты сезетін эрбиум қосылған талшыққа негізделген талшықты-оптикалық лазерлік резонатордың соңғы айнасында орналасқан. Мысалы, температураға немесе механикалық кернеуге тәуелді Брегг толқын ұзындығы генерацияның толқын ұзындығын анықтайды. Әрі қарай дамытудың көптеген нұсқалары бар бұл тәсіл талшықты лазерге тән тар спектрлік диапазонның және жоғары сезімталдықтың арқасында жоғары нәтижелер беруге уәде береді.

· Кейбір жағдайларда сыртқы әсерлерге ерекше сезімтал болуы мүмкін Fabry-Perot интерферометрлері үшін талшықтар ретінде Брегг торларының жұптары қолданылады. Fabry-Perot интерферометрін басқа жолмен де жасауға болады, мысалы, талшықтағы ауыспалы ауа саңылауын пайдалану.

· Температураның өзгеруіне сезімталдығы өте төмен деформацияны балама анықтау үшін, ұзақ мерзімді торлар бір мезгілде бірнеше параметрлерді (мысалы, температура мен кернеу) зондтау үшін ерекше қызықты.

Қолдану аймақтары

Бірнеше жылдық дамудан кейін де талшықты-оптикалық сенсорлар әлі де көп коммерциялық табысқа жете алмайды, өйткені оларда белгілі бір шектеулер болса да, қазіргі уақытта қолданылатын технологияларды ауыстыру қиын. Кейбір қолданбаларда талшықты-оптикалық сенсорлар үлкен әлеуеті мен қызықты мүмкіндіктері бар технология ретінде қабылдануда. Бұл, мысалы, жоғары вольтты құрылғыларда немесе микротолқынды пештерде зондтау сияқты қатал ортада жұмыс істеу. Bragg торлы сенсорлары, мысалы, ұшақ қанаттарының ішіндегі, жел турбиналарындағы, көпірлердегі, үлкен бөгеттердегі, мұнай ұңғымалары мен құбырлардағы жағдайларды бақылау үшін де пайдаланылуы мүмкін. Кіріктірілген талшықты-оптикалық сенсорлары бар ғимараттарды кейде «ақылды құрылымдар» деп атайды, мұнда сенсорлар құрылымның әртүрлі бөліктеріндегі деформацияны бақылайды және осы өзгерістер туралы мәліметтерді алады, мысалы, тозу, діріл және т.б. Ақылды дизайн талшықты-оптикалық сенсорларды дамытудың негізгі қозғаушы күші болып табылады.

www.rp-photonics.com интернет энциклопедиясының материалдары негізінде

2.2 голландk жылулық сәулеленуге негізделген

Термиялық сәулеленуге негізделген талшықты-оптикалық сенсорлар температураны өлшеуге арналған құрылғылар ретінде пайдаланылуы мүмкін, олардың мәні келесідей. Зерттелетін зат атомдар мен молекулалардың термиялық тербелістерінен 0 К жоғары температурада жылулық сәуле шығарады. Сәулеленудің энергиясы температура көтерілген сайын артады, ал сәулеленудің максималды болатын толқын ұзындығы азаяды. Сәйкесінше, температураны анықтау үшін тұрақты толқын ұзындығында немесе толқын ұзындығы диапазонында қара дененің жылу сәулелену энергиясы үшін Планк формуласын қолдануға болады.

Бұл әдістің басты артықшылығы - байланыссыз жоғары температураны өлшеу мүмкіндігі. Жарық детекторлары мен оптикалық талшықтар өлшенген температура диапазонына байланысты таңдалады. Талшықты-оптикалық сәулелену сенсорлары үшін температураны өлшеу диапазоны 400-ден 2000 ° C-қа дейінгі диапазонда. Толқын ұзындығы 2 мкм немесе одан да көп инфрақызыл сәулелерге мөлдір оптикалық талшықтарды пайдаланған кезде одан да төмен температураларды өлшеуге болады.

2.3 P негізіндегі сенсорЖартылай өткізгіш арқылы жарықтың жұтылуы

Талшықты-оптикалық сенсорлар да белгілі, олардың жұмысы белгілі бір жартылай өткізгіштердің оптикалық қасиеттеріне негізделген. Қолданылатын жартылай өткізгіште оптикалық жұтылу спектрінің кесілген толқын ұзындығы бар. Толқын ұзындығы өткізгішке қарағанда қысқарақ жарық үшін жұтылу күшейеді және температура көтерілген сайын кесу толқын ұзындығы ұзағырақ толқын ұзындығына (шамамен 3 нм/К) қарай жылжиды. Жартылай өткізгішті кристалға жұтылу спектрінің көрсетілген шекарасына жақын жерде сәулелену спектрі бар жарық көзінің сәулесі түскенде, сенсордың фотосезімтал бөлігі арқылы өтетін жарықтың қарқындылығы температураның жоғарылауымен төмендейді. Температураны көрсетілген әдіспен детектордың шығыс сигналы арқылы жазуға болады.

Бұл әдісті қолдана отырып, ± 0,5 ° C қателікпен 30-дан 300 ° C-қа дейінгі диапазондағы температураны өлшеуге болады.

2 .4 Флуоресценция негізіндегі сенсор

Бұл сенсор келесідей құрылымдалған. Фотосезімтал бөліктің оптикалық талшығының соңғы бетіне флуоресцентті зат қолданылады. Оптикалық талшық арқылы өткізілетін ультракүлгін сәулелер тудыратын флуоресцентті сәулеленуді сол талшық қабылдайды. Температуралық сигнал температураға қатты тәуелді толқын ұзындығы бар сигнал үшін сәйкес флуоресценция қарқындылығы мәндерінің температураға әлсіз тәуелді басқа толқын ұзындығы бар сигналдың қарқындылығына қатынасын есептеу арқылы анықталады.

Мұндай сенсормен өлшенетін температура диапазоны ± 0,1 ° C қателігімен -50-ден 200 ° C-қа дейінгі диапазонда болады.

3. ТЕРМИЯЛЫҚ жабындар

3.1 Термиялық жабындар туралы жалпы мәліметтер

Күрделі геометриялық пішіндегі заттардың бетіндегі температуралық өріс туралы ақпаратты алу қажеттілігі температураны өлшеудің жаңа әдістерінің пайда болуына әкелді. Атап айтқанда, соңғы жылдары зерттелетін бетке жағылатын және бір мезгілде бүкіл температуралық өріс бойынша ақпарат алуға мүмкіндік беретін арнайы бояулар негізінде әртүрлі термиялық жабындарды әзірлеуге ерекше назар аударылды. Термосезімтал жабындарды пайдаланатын температураны индикациялау әдісі өзінің қарапайымдылығымен, үнемділігімен және өлшеу мүмкіндіктерінің кеңдігімен таң қалдырады.

Термосезімтал жабындарды қолдану әсіресе әртүрлі мақсаттағы пештерде температураның таралуын зерттеу үшін тиімді, соның ішінде минералды тыңайтқыштар өндірісінде тау жыныстарын күйдіру үшін, газ және бу турбиналарында және т.б. Негізгі тұтынушылар құрылыс материалдары өнеркәсібі, минералды тыңайтқыштар өндірісі, турбиналық құрылыс, электронды және авиация өнеркәсібі. Көп позициялы түсті термиялық индикаторлар үлкен қызығушылық тудырады. Іздеу тереңдігі 20 жыл болатын патенттік зерттеулер көрсеткендей, жылу көрсеткіштерін дамыту бойынша жетекші елдер Ұлыбритания, АҚШ, Франция, Германия, Жапония. Температуралық өрістерді басқару үшін қолданылатын көп позициялы жылу индикаторларына патенттер жоқ екені анықталды. Германия, Ұлыбритания, Америка Құрама Штаттарының бір түсті ауысуы бар термиялық индикаторларға патенттері бар, олар температура өрістерін басқару үшін қолданыла алмайды, бірақ тек белгілі бір нүктедегі температураны анықтау үшін қолданылады.

Жылу көрсеткіштерінің төрт негізгі түрі бар:

а) критикалық немесе өтпелі температура деп аталатын белгілі бір температурада түсін өзгертетін композициялар;

б) белгілі бір температурада балқитын композициялар;

в) сұйық кристалдық термиялық индикаторлар, белгілі бір температура диапазонында сұйық кристалдық күйге айналатын, температураның шамалы өзгеруімен олардың құрылымын өзгертуге, оларға түсетін жарық сәулесі ыдырап, шағылысуға мүмкіндік береді. түсінің өзгеруі.

г) жарқырауының жарықтығы немесе түсі температураға байланысты люминесцентті композициялар.

Бірінші түрі ыстыққа сезімтал пигменттерді қамтитын арнайы жабындарды қамтиды.

Екінші түріне құрамында компоненттері бар қарындаштар, лактар, таблеткалар және т.б., балқыған кезде олар мөлдір болады.

Үшінші түріне люминофорлар жатады, олар белгілі бір температурада «өшеді», немесе олардың жарқырауының жарықтығы мен түсі температураға қатаң байланысты.

Физика-химиялық түрленулері бойынша жылулық көрсеткіштер қайтымды, қайтымсыз және квазиқайтымды болып үш топқа бөлінеді.

Қайтымдыларға ауысу температурасына дейін немесе одан жоғары қызған кезде түсін өзгертетін, температура критикалық деңгейден төмен түскенде бастапқы түсін қалпына келтіретін жылу индикаторлары жатады.

Қайтымсыз деп қыздырған кезде қайтымсыз процестер (химиялық немесе физикалық) орын алатын, нәтижесінде кейінгі салқындағаннан кейін бастапқы түс қалпына келмейтіндер жатады.

Жылулық индикаторлар ауыспалы температураға дейін немесе одан жоғары қызған кезде түсін өзгерте отырып, ылғалдың әсерінен температураның біртіндеп төмендеуімен оны қалпына келтіретін квази қайтымды деп аталады. Оларды бірнеше рет қолдануға болады.

3.2 Түсін өзгертетін жабындар

Әдетте, барлық бояулар мен лактар ​​қыздырылған кезде бастапқы түсін өзгертеді (боялады). Бұл жерде С.И.Вавиловтың классикалық шығармасына жүгінуге болады. Дегенмен, бұл жағымсыз құбылысты термометриялық қасиет ретінде пайдалануға болады. Әрине, барлық заттар температураны көрсетуге жарамайды. Жылулық индикаторлар тек сыни температурада бастапқы түсін тез және анық өзгертетін қосылыстар болып табылады.

Жылу көрсеткіштеріне келесі талаптар қойылады: сыни температура әсерінен бұрын және одан кейінгі жабынның түстері әртүрлі болуы керек; түс өзгеруі тар температура диапазонында болуы керек және ауысу температурасы тұрақты болуы керек; түс өзгеруі жеткілікті жылдам болуы керек (0,1 - 1 сек);өлшеу объектісіне зиянды әсер болмауы керек; болып жатқан түрлендірулер зиянды газдардың бөлінуімен қатар жүрмеуі керек.

Жұмыс принципі бойынша термосезімтал жабындарды келесі негізгі түрлерге бөлуге болады: компоненттердің химиялық әрекеттесуі бар жабындар; құрамдас бөліктері балқытылатын жабындар; беттік-градиентті жабындар; термохромды жабындар.

Компоненттердің химиялық әрекеттесуі бар жылу көрсеткіштері. Термиялық көрсеткіштердің бұл түрі үшін қабықшалар түсінің өзгеруі термосезімтал пигменттердің кристалдық торының құрылымының немесе химиялық құрамының өзгеруімен (қышқылдықтың, кристалдық құрылымның, сусызданудың, термиялық ыдыраудың және қатты фазалық реакциялардың өзгеруі) байланысты. ).

Жылыту кезінде түсін бірнеше рет өзгерте алатын жылу индикаторлары бар; кейбіреулері 12 түске дейін өзгереді. Оларды өндіру үшін ыстыққа сезімтал пигменттердің қоспалары қолданылады.

Бұл пигменттердің маңызды кемшілігі олар қолданылатын металдарды коррозияға ұшыратады, өйткені бұл металдар йодидтермен әрекеттесіп, сынапты ығыстырады. Осыған байланысты, оларды тікелей қолдану кезінде металл бетін қорғау немесе оларды матадан, қағаздан, тот баспайтын фольгадан және т.

3.3. Термобалқыту көрсеткіштері және сұйық кристалдарға негізделген

Балқыту жабындары. Термиялық балқу индикаторлары - инертті еріткіште немесе байланыстырғышта суспензияланған материалдар. Олар термалды қарындаштар (қарындаштар), термиялық лактар, термиялық таблеткалар түрінде шығарылады. Төмен температуралы үлгілер үшін индикаторлық материалдар ретінде балауыз, стеарин, парафин, ал орташа және жоғары температуралы үлгілер үшін күкірт, мырыш, қорғасын, мыс және т.б. қосылыстар қолданылады.

Термалды қарындаштар - балқу нүктелері калибрленген ыстыққа сезімтал түсті қарындаштар. Термалды қарындашпен өлшеу кезінде зерттелетін бетке қауіп төнеді, ол беті белгілі бір температураға жеткенде ериді. Жылыту процесінде қарындаш белгілері бірте-бірте түсін өзгертетінін есте ұстаған жөн. Дегенмен, белгілі бір температурада түсін өзгертетін ыстыққа сезімтал қарындаштардан айырмашылығы, қарындаштың бұл түрінің түсінің өзгеруі беттің белгілі бір температураға жеткендігі туралы сигнал емес. Ыстық еріген қарындаштар үшін температура мәнін агрегация күйі өзгерген кезде ғана алуға болады (қатты күйден сұйыққа өту).

Термовалак балқыту термоқарындаштарының индикаторлық заттарына құрамы бойынша ұқсас заттардан тұрады. Бұл заттар химиялық инертті еріткіште суспензияланады. Лак бетінде өрескел, мөлдір емес жабынды құрайды. Белгілі бір температурада пленка жылтыр түсті немесе мөлдір бетті қалыптастыру үшін ериді.

Жұмыс бетіне қарындаштар мен лактармен бірдей құрамдағы термиялық индикатор таблеткалары (немесе ұнтақ) қойылады. Таблетканың (ұнтақтың) бетімен жанасу сызығында балқу белгілерінің пайда болуы бетінің белгілі бір температураға жеткенін көрсетеді. Бұл жылу көрсеткіштері қайтымсыз.

Жылу куәгерлері. Температура индикаторының бұл түріне таза металдан немесе калибрленген балқу температурасы бар қорытпадан жасалған пластиналар (текшелер) жатады. Температураны анықтау кезінде бұл текшелердің жиынтығы қажетті аймаққа бекітілген отқа төзімді сымға бекітіледі. Белгілі бір бекітілген температураға жеткенде, текше ериді, бұл осы температураға жеткенін көрсетеді. Заттардың құрамын өзгерту арқылы өте маңызды температура диапазоны үшін термиялық тестерлерді алуға болады. Жылу куәгерлері сондай-ақ арнайы жапсырмаларды қамтуы мүмкін - 100-500 ° C температура диапазонында қара түске айналатын пластмасса бөліктері. Осы жапсырмаларды пайдаланып температураны жазуға болатын дәлдік қайтымсыз жылу көрсеткіштері болып табылады.

Беттік - градиентті жабындар. Жылу көрсеткіштерінің бұл түрі сұйық кристалдар деп аталатындардан тұрады. Кейбір органикалық қосылыстар бір мезгілде сұйық (жоғары өтімділік, тамшы тәрізді күйде болу мүмкіндігі) және қатты кристалды дене (анизотропия) қасиеттеріне ие болатын сұйық кристалдар түзеді.

Термиялық индикаторлар ретінде стеролдың сұйық кристалдары (холестерин) қолданылуы мүмкін. Температура градустың жүзден бір бөлігіне өзгергенде, сұйық кристалды жабыннан шағылысқан жарық спектрлік құрамды күрт өзгертеді.

Холестериннің сұйық кристалдары спираль тәрізді бұралған құрылымға ие; бұл, шамасы, олардың күшті оптикалық белсенділігін түсіндіреді.

Сұйық кристалдар екі түрлі болады: тұтқырлығы судың тұтқырлығына жақын кристалдар (соның ішінде холестерин) және тұтқырлығы шамамен 10 есе жоғары кристалдар. Сұйық кристалдар органикалық қосылыстар түзеді, олардың молекулалары ұзартылған таяқша тәрізді пішінге ие.

Әдетте, жылу индикаторлы сұйық кристалдар холестерин эфирлері арқылы түзіледі.

Бірақ холестерин қосылыстарына қатысы жоқ ыстыққа сезімтал сұйық кристалдар бар.

3.4 Люминесцентті жабындар

Люминесцентті заттар – люминофорлар – әртүрлі қозулардың әсерінен жарық шығара алатын заттар.

«Люминофорлар» сөзінің өзі температураға қатысты емес («lumen» - жарық, «foros» - тасымалдаушы), дегенмен, жылу көрсеткіштерінің бұл түрінде термометриялық қасиет ретінде жалпы жағымсыз тәуелділікті қолдануға болатыны анықталды. температураға байланысты олардың кейбір сипаттамалары. Біріншіден, люминофордың тұрақты қозуымен жарқыраудың жарықтылығының өзгеруі және бұл тәуелділік өте өткір болуы мүмкін. Мысалы, күміспен белсендірілген мырыш пен кадмий сульфидтерінің қоспасы (ZnSCdS*Ag) температура 1°С-қа өзгергенде оның сәуле шығару қабілетін 20%-ға өзгертеді. Екіншіден, әрбір фосфор үшін оның жарқырауын тоқтататын қатаң белгіленген температура бар, ал белгілі заттар үшін температура диапазоны өте кең. Мысалы, вольфраммен (BaPb * W) белсендірілген қорғасын барийі үшін бұл температура минус 100 ° C-қа тең, ал хроммен белсендірілген алюминий оксиді үшін (синтетикалық рубин Al2O3 * Cr) 1000 ° C-қа жетеді. Үшіншіден, жарқырау түсінің күрт өзгеруі. Мысалы, марганецпен белсендірілген мырыш сульфиді (ZnS * Mn) бөлме температурасында көк түспен жарқырайды, 90 ° C температурада сары сәуле шығарады. Төртіншіден, жарқыраудың түс реңкін өзгерту. Бұл тәуелділік люминофорлардың үлкен тобы үшін орын алады.

Температураны көрсету үшін, әдетте, фотолюминофорлар қолданылады (ультракүлгін және көрінетін жарықпен қозу), бұл қозу көзінің көбірек болуымен байланысты. Қозудың оңтайлы көзі 0,365 толқын ұзындығы бар ультракүлгін сәулелену болып табылады. микрон 2 .

Термиялық индикаторлар ретінде қолданылатын флуоресцентті заттар органикалық бояғыштар болуы мүмкін, мысалы, родамин.

және бейорганикалық, мысалы, мырыш сульфиді немесе оның кадмий сульфидімен қоспасы.

Бірақ көбінесе температураны көрсету үшін фосфорлы қасиетке ие заттар қолданылады. Бұл MeR*A типті формулалармен белгіленетін жоғары кристалды материалдар (MeR – фосфор негізі; А – активатор). Мысалы, жоғарыда аталған заттардан басқа, бұл мақсаттар үшін ZnS (48) CdS (52) * Ag (0,01) қолданылады - күміспен белсендірілген мырыш пен кадмий сульфидтерінің қоспасы (жақшада, салмағы құрамдас бөліктер пайызбен беріледі); ZnS (60) ZnSe (40) - мырыш селениді бар мырыш сульфиді; ZnS (60) ZnSe (40) * Ag (0,005) - күміспен белсендірілген мырыш селениді бар мырыш сульфидінің қоспасы; ZnS (60) ZnSe (40) * Cu (0,005) - мыспен белсендірілген мырыш селениді бар мырыш сульфидінің қоспасы; ZnS (88) Cd (12) * Cu (0,008) - мыспен белсендірілген мырыш пен кадмий сульфидтерінің қоспасы; ZnS * Ag (0,01) * Cu (0,005) - күміс пен мыспен белсендірілген мырыш сульфиді; ZnS * Mn (0,06) - марганецпен белсендірілген мырыш сульфиді. Фосфор негізінің және әсіресе активатордың құрамын және оның концентрациясын өзгерту арқылы жарқырау интенсивтілігіне, түс реңкіне, сондай-ақ фосфор жарқырауын тоқтататын немесе күрт өзгеретін температура мәніне қажетті температуралық тәуелділікті алуға болады. жарқыраған түс.

Фосфор қоздырылған кезде энергия активатор деңгейінде де, фосфордың негізгі затында да жұтылады. Бірінші жағдайда активатор атомының электрондары қозғалады. Олардың негізгі күйге оралуы берілген активаторға тән толқын ұзындығына ие жарық сәулеленуімен бірге жүреді. Сипаттама деп аталатын фосфордың бұл түрінде фосфор негізінің кристалдық торына кіретін активатор ионының ішінде энергияны сіңіру және шығарумен байланысты электронды ауысулар жүреді. Бұл фосфор класы экспоненциалды ыдырау заңымен сипатталады.

Екінші жағдайда фосфор негізіне сіңірілген энергия активатор иондарына беріледі. Энергия алмасу процесі электрондар мен саңылаулардың тасымалдануы арқылы жүзеге асады, ал сәулелену бос электрондардың кез келген люминесценция орталығымен рекомбинациялануы нәтижесінде пайда болады. Люминесценцияның бұл класы күрделі ыдырау заңымен сипатталады. Демпферлік процестің бірінші қысқа мерзімді кезеңі экспоненциалды заң бойынша жүреді, ал келесі кезеңде демпферлік гиперболалық заң бойынша жалғасады. Бұл аймақта жарқырау қарқындылығы температураға байланысты. Фосфорлар қайтымды жылу көрсеткіштері болып табылады.

Фосфорлық формалар температураны көрсету үшін 50-жылдары қолданыла бастады. Алғашқы фотолюминесцентті пигменттер Германияда 1940-1942 жылдар аралығында жасалған. 1945 жылы АҚШ-та флуоресцентті пигменттерді өндіру әдісі алғаш рет талқыланды. Одан кейінгі жылдары олардың дамуы мен өндірісі жоғары қарқынмен дамыды. Англия мен Францияда люминофорлар кейінірек пайда болды. Жапонияда фосфор өндірісі жақсы дамыған. Американдық компания Истман кодакжоғары сезімталдықпен жеткілікті кең температура диапазоны үшін бірқатар люминофорларды шығарады: температура 1 ° C-қа өзгергенде, жарқыраудың жарықтығы 20% өзгереді. Американдық фирма АҚШ Радиум 25-400°С температура диапазонын қамтитын люминофорлар шығарады. Олардың сезімталдығы да жоғары. Мысалы, 25-70 ° С диапазонында жұмыс істейтін олардың біреуі үшін жарқыраудың жарықтығының 25% төмендеуі температураның 1 ° С өзгеруіне сәйкес келеді.

Бұл түрдегі жылу көрсеткіштерінің жоғары сезімталдығы, олардың инерциясыз әрекеті люминофорлардың сөзсіз артықшылығы болып табылады. Дегенмен, басқа аталған түрлермен салыстырғанда олардың айтарлықтай кемшіліктері бар:

а) жабынды ультракүлгін сәулемен сәулелендіру қажеттілігі, бұл өздігінен қиындық тудырмайды, бірақ ультракүлгін сәулелену көзін қажет етеді;

б)қозу ағынының тұрақты қарқындылығын сақтау қажеттілігі, өйткені люминофор жарқырауының жарықтығы қозуға байланысты;

в) люминесценцияның өзгеруін пленкаға жазу қажеттілігі, өйткені люминесценция қайтымды жылу көрсеткіштері болып табылады, бұл да қосымша жабдықты қолдануды қажет етеді.

ҚОРЫТЫНДЫ

Осы жұмыста берілген люминесценттік температураны өлшеу әдістері туралы ақпаратты шолу бұл әдістердің перспективалы және сұранысқа ие екендігін растауға құқық береді.

Температураны өлшеудің люминесценттік әдістері кейбір люминесценттік сәулеленудің қарқындылығының температураға тәуелділігіне негізделген. Бұл қасиет люминесцентті талшықты-оптикалық сенсорлар мен термиялық жабындардың жұмысының негізі болып табылады.

Сенсорлардың басқа түрлерімен салыстырғанда талшықты-оптикалық сенсорлар бірқатар артықшылықтарды ұсынады. Ол электрлік бейтарап, коррозияға төзімді, электромагниттік кедергілерге төзімді.

Флуоресцентті талшықты-оптикалық сенсорларды пайдалану қиынырақ болса да, олар сенсорлардың басқа түрлеріне қарағанда дәлірек көрсеткіштерді қамтамасыз етеді.

Термиялық жабындар бір уақытта күрделі геометриялық пішіндердің беттеріндегі температура өрісі туралы ақпаратты алуға мүмкіндік береді.

Бұл әдіс авиация және ғарыш, химия және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Термиялық жабындарды қолдану өте оңай және өлшеудің жоғары дәлдігін қамтамасыз етеді (жарқыраудың жарықтығының 25% төмендеуі температураның 1 ° C өзгеруіне сәйкес келуі мүмкін), сонымен қатар инерциялық, бұл температураны өлшеу кезінде өте маңызды сипаттама болып табылады. .

Жоғарыда келтірілген шолудан люминесценттік әдістерді қолдана отырып, температураны өлшеу технологияларын одан әрі дамыту және жетілдіру қажет екені анық.

ӘДЕБИЕТ

1. Абрамович Б.Г. Жылу көрсеткіштері және олардың қолданылуы. - М .: Энергетика, 1972 ж.

2. Ұлы Кеңес Энциклопедиясы, (электронды нұсқасы).

3. Ландсберг Г.С. Оптика. Мәскеу: Наука, 1976 ж.

4. Lineweg F. Технологиядағы температураларды өлшеу. Каталог. Пер. неміс тілінен., М .: Металлургия, 1980

Allbest.ru сайтында жарияланған

...

Ұқсас құжаттар

Жалынның температурасын өлшеу үшін қолданылатын әдістер: жанасу – термоэлектрлік термометрді қолдану, ал жанасусыз – оптикалық. Өлшеу үшін орнату. Жалын температурасын өлшеудің жанаспайтын оптикалық әдістерін қолдану перспективалары.

курстық жұмыс 24.03.2008 жылы қосылды


Температураны өлшеуге арналған негізгі таразылар. Жер жағдайындағы ең үлкен және ең төменгі мән. Адамның тіршілік ету ортасының температурасы. Жер аумағындағы температура факторы. Суық және жылы жағдайда дененің әртүрлі аймақтарында температураның таралуы.

есеп 03/18/2014 қосылды


Люминесцентті, контактілі және жанаспайтын әдістерді қолдану арқылы температураны өлшеу технологияларын әзірлеу және жетілдіру. Халықаралық температура шкаласы. Спиртті, сынапты, манометрлік және термоэлектрлік термометрлерді құру.

курстық жұмыс 06.07.2014 жылы қосылды


Температураны өлшейтін аспаптар. Термоэлектрлік түрлендіргіштердің сипаттамалары. Спектрлік қатынас пирометрлерінің жұмыс істеу принципі. Манометрлік және абсолютті қысымды өлшейтін аспаптар. Сұйықтық, деформациялық және электрлік манометрлердің түрлері.

оқу құралы, 18.05.2014 қосылған


Жылулық сәулеленудің түсінігі және көздері, оның заңдылықтары. Температураны өлшеуге арналған пирометриялық әдістер мен құрылғылардың классификациясы. ОПИР-09 пирометрінің құрылғысы және жұмыс істеу принципі, оны тексеру әдісі, мүмкін болатын бұзылулар және оларды жөндеу.

курстық жұмыс, 12/02/2012 қосылған


Дененің жылулық күйін сипаттайтын шаманың сипаттамасы немесе оның «қызу» өлшемі. Броундық қозғалыстың себебі. Қазіргі термометрлердің бастаушысы, олардың түрлері. Температура өлшем бірліктері, шкала түрлері. Термоскоп жасауға арналған тәжірибе.

презентация 14.01.2014 жылы қосылды


Температура және температура шкалалары туралы негізгі мәліметтер, өлшеу мүмкіндігі. Термометрлерді тәжірибеде қолдану және сәйкес температуралық диапазондардың мемлекеттік стандарттарына кіретін өлшеу құралдарына қойылатын талаптар.

аннотация, 27.03.2009 жылы қосылған


Люминесценция теориясының жалпы ережелері. Люминесценцияның жарқырауы және ыдырауы. Электролюминесценцияның интегралды және лездік жарықтылығының кернеуге, жиілікке, температураға тәуелділігі. Фосфорларға инфрақызыл әсер ету. Электрофотолюминесценция.

Диссертация, 04.05.2008 қосылған


Кезекті жуықтау әдісімен сызықтық жылу ағынын анықтау. Қабырға температурасын су жағынан және қабаттар арасындағы температураны анықтау. Жылу алмасу кезіндегі температураның өзгеру графигі. Газдар мен су үшін Рейнольдс және Нусельт сандары.

сынақ, 18.03.2013 қосылған


Тұрақсыз жылу өткізгіштік есептерін сандық шешу әдістемесі. Айқын және жасырын әдістермен сәуленің көлденең қимасы бойынша температураның таралуын есептеу. Қатты денедегі бастапқы температураның таралуы (уақытша шекаралық шарттар). Имплицитті әдістің артықшылықтары.

Кіріспе
Машина жасау өнеркәсібінің технологиялық қондырғыларының өнімділігі жоғары, үнемді және қауіпсіз жұмысы өндіріс процесінің барысын және жабдықтың жағдайын сипаттайтын шамаларды өлшеудің заманауи әдістері мен құралдарын қолдануды талап етеді.
Қондырғылардың жұмысы кезінде қадағалануы тиіс негізгі параметрлер (мөлшер) әртүрлі орталардың температурасы болып табылады; газдар мен сұйықтықтардың шығыны, қысымы, құрамы; металдардың құрамы; прокаттың геометриялық өлшемдері. Автоматты құрылғылар температураны өлшейді: металлургиялық пештердің жұмыс кеңістігінде, балқытылған және қыздырылған металл, отқа төзімді кірпіш элементтері, регенераторлар мен рекуператорлардың конструкциясы, сондай-ақ отынның жану өнімдері.
Әлемдік техниканың даму тарихында үш негізгі бағытты бөліп көрсетуге болады: адамды ауыр дене еңбегінен босатқан машина-қозғалтқыштарды (су, жел, бу, іштен жанатын, электр) жасау; станоктарды, яғни әртүрлі мақсаттағы станоктар мен технологиялық жабдықтарды жасау; қозғалтқыш машиналарын, станоктарды және технологиялық процестерді бақылау және басқару құрылғыларын жасау.

1-тарау. Температураны өлшеу әдістері мен техникалық құралдары
1.1 Температураны өлшеу
Температураны өлшеудің екі негізгі әдісі бар - жанасу және байланыссыз. Байланыс әдістері температураны өлшейтін түрлендіргіштің зерттелетін объектімен тікелей жанасуына негізделген, нәтижесінде түрлендіргіш пен объект арасындағы жылулық тепе-теңдік күйіне қол жеткізіледі. Бұл әдістің өзіндік кемшіліктері бар. Объектінің температуралық өрісі оған термиялық детектор енгізілгенде бұрмаланады. Түрлендіргіштің температурасы әрқашан объектінің нақты температурасынан ерекшеленеді. Температураны өлшеудің жоғарғы шегі температура сенсорлары жасалған материалдардың қасиеттерімен шектеледі. Сонымен қатар, жоғары жылдамдықпен айналатын қол жетпейтін объектілерде температураны өлшеудің бірқатар мәселелерін контакт әдісімен шешу мүмкін емес.
Байланыссыз әдіс радиация арқылы берілетін және зерттелетін көлемнен белгілі бір қашықтықта қабылданатын жылу энергиясын қабылдауға негізделген. Бұл әдіс контакт әдісіне қарағанда сезімталдығы төмен. Температураны өлшеу жұмыс кезінде калибрлеу жағдайларының қайталануына өте тәуелді, әйтпесе елеулі қателер пайда болады. Оның мәндерін сигналға немесе көрсеткішке түрлендіру арқылы температураны өлшеуге арналған құрылғы термометр деп аталады (ГОСТ 13417-76),
Жұмыс принципі бойынша барлық термометрлер әртүрлі температура диапазондары үшін қолданылатын келесі топтарға бөлінеді:
1 Температураның өзгеруімен сұйықтардың немесе қатты заттардың көлемінің өзгеруіне негізделген -260-тан +700 ° C-қа дейінгі кеңейту термометрлері.
2 Жабық көлемдегі сұйықтықтың, будың немесе газдың қысымының температураның өзгеруіне тәуелділігіне сәйкес температураны өлшейтін -200-ден +600 ° C-қа дейінгі калибрлі термометрлер.
3. Температураның өзгеруін өткізгіштердің немесе жартылай өткізгіштердің электр кедергісінің өзгеруіне түрлендіретін электр кедергісінің термометрлері стандартты -270-ден +750 ° С-қа дейін.
4. Термоэлектрлік термометрлер (немесе пирометрлер), стандартты -50-ден +1800 ° C-қа дейін, олардың түрлендіруі электр қозғаушы күштің шамасының әртүрлі өткізгіштердің түйісу температурасына тәуелділігіне негізделген.
500-ден 100 000 ° C-қа дейінгі радиациялық пирометрлер, температураны қыздырылған дене шығаратын сәулелену энергиясының қарқындылығының мәні бойынша өлшеуге негізделген,
-272-ден +1000 ° C-қа дейінгі электрофизикалық құбылыстарға негізделген термометрлер (жылу шуының термоэлектрлік түрлендіргіштері, көлемдік резонанстық термиялық түрлендіргіштер, ядролық резонанс
1.2 Температураны өлшеу әдістері
Кез келген дененің температуралық мәнін анықтау үшін температуралық эталонды таңдау керек, яғни белгілі бір жағдайларда тепе-теңдікте және жеткілікті түрде оңай қайталанатын дененің белгілі бір температуралық мәні болады. Бұл температура мәні сәйкес температура шкаласының анықтамалық нүктесі болып табылады - белгілі бір дененің температурасын сандық түрде анықтауға мүмкіндік беретін температура мәндерінің реттелген тізбегі. Температура шкаласы температураға байланысты оның кез келген физикалық параметрлерін тікелей өлшеу арқылы дененің температурасын жанама түрде анықтауға мүмкіндік береді.
Судың қасиеттері көбінесе температура шкаласын алу кезінде қолданылады. Мұздың еру нүктелері және қалыпты атмосфералық қысымда судың қайнау нүктелері Андерс Цельсий (1701 - 1744), Рене Антуан Фершау Реаумур (1683 - 1757), Даниэль Габриэль Фахренит ұсынған заманауи (бірақ түпнұсқа болуы міндетті емес) температуралық шкалалардағы анықтамалық нүктелер ретінде таңдалады. (1686 - 1736). Соңғысы алғашқы іс жүзінде қолайлы спирт пен сынап термометрлерін жасады, олар бүгінгі күнге дейін кеңінен қолданылады. Реаумур мен Фаренгейттің температуралық шкаласы қазіргі уақытта АҚШ, Ұлыбритания және кейбір басқа елдерде қолданылады.
1742 жылы енгізілген, еріген мұз бен қайнаған су температурасы арасындағы қалыпты қысымдағы (1 атм немесе 101 325 Па) температуралық интервалды ұсынған, жүз тең бөлікке (Цельсий градус) бөлінген Цельсий температуралық шкаласы бүгінде кеңінен қолданылады, тазартылған түрде болса да, бір градус Цельсий бір келвинге тең деп есептелсе (төменде қараңыз). Бұл жағдайда мұздың еру температурасы 0 oС-қа тең қабылданады, ал судың қайнау температурасы шамамен 99,975 oС-қа тең болады. Алынған түзетулер, әдетте, маңызды емес, өйткені қолданылған алкоголь, сынап және электронды термометрлердің көпшілігінде дәлдік жеткіліксіз (өйткені бұл әдетте қажет емес). Бұл көрсетілген, өте аз түзетулерді елемеу мүмкіндігін береді.
Бірліктердің халықаралық жүйесі (SI) енгізілгеннен кейін екі температура шкаласын пайдалану ұсынылады. Бірінші шкала – термодинамикалық, ол қолданылатын заттың (жұмыс сұйықтығының) қасиеттеріне тәуелді емес және Карно циклі арқылы енгізіледі. Бұл температура шкаласы үшінші тарауда егжей-тегжейлі қарастырылады. Бұл температура шкаласында температураның өлшем бірлігі SI жүйесіндегі жеті негізгі өлшем бірлігінің бірі болып табылатын бір кельвин (1 К) екенін ғана ескереміз. Бұл бірлік ағылшын физигі Уильям Томсонның (Лорд Кельвин) (1824-1907) есімімен аталған, ол осы шкаланы жасап, температураның өлшем бірлігінің мәнін Цельсий температуралық шкаласымен бірдей етіп сақтаған. Екінші ұсынылатын температура шкаласы халықаралық тәжірибе болып табылады. Бұл шкаланың 11 анықтамалық нүктесі бар - бірқатар таза заттардың фазалық ауысуларының температуралары және бұл температура нүктелерінің мәндері үнемі нақтыланып отырады. Халықаралық практикалық шкаладағы температураны өлшеу бірлігі де 1 К.
Қазіргі уақытта термодинамикалық шкаланың да, халықаралық практикалық температуралық шкаланың да негізгі тірек нүктесі судың үштік нүктесі болып табылады. Бұл нүкте су бір уақытта қатты, сұйық және газ тәрізді күйде бола алатын температура мен қысымның қатаң анықталған мәндеріне сәйкес келеді. Сонымен қатар, егер термодинамикалық жүйенің күйі тек температура мен қысымның мәндерімен анықталса, онда тек бір үштік нүкте болуы мүмкін. SI жүйесінде судың үштік нүктесінің температурасы 609 Па қысымда 273,16 К деп алынады.
Температуралық эталон арқылы анықталатын тірек нүктелерін көрсетуден басқа, физикалық шамамен сипатталатын дененің термодинамикалық қасиетін таңдау керек, оның өзгеруі температураның өзгеруінің белгісі немесе термометриялық белгі болып табылады. Бұл қасиет өте оңай қайталанатын болуы керек және физикалық шаманы оңай өлшеу керек. Көрсетілген физикалық шаманы өлшеу тірек нүктелеріне қатысты аралық температуралық нүктелер жиынтығын (және сәйкес температура мәндерін) алуға мүмкіндік береді.
Температурасы өлшенетін термометриялық сипаттамасын өлшеудің көмегімен дене термометриялық дене деп аталады.
Термометриялық белгілер өзгерістер болуы мүмкін: газдың немесе сұйықтықтың көлемі, денелердің электрлік кедергісі, екі өткізгіш дененің арасындағы шекарадағы электрлік потенциалдың айырмашылығы және т.б. РТД немесе термопара сенсор ретінде.
Термометриялық денені (термометр датчигі) температурасын өлшеуді қажет ететін денемен жылулық жанасу күйіне келтіру арқылы термодинамиканың нөлдік принципі негізінде термодинамикалық тепе-теңдікті орнату үшін жеткілікті уақыттан кейін , олардың температурасы тең болады. Бұл денеге термометрмен бірдей температура мәнін тағайындауға мүмкіндік береді.
Температураны өлшеудің тағы бір әдісі пирометрлерде - денелердің жарықтық температурасын олардың жылу сәулеленуінің қарқындылығы бойынша өлшеуге арналған құрылғыларда жүзеге асырылады. Бұл жағдайда термодинамикалық жүйенің тепе-теңдік күйіне қол жеткізіледі, ол пирометрдің өзінен және ол қабылдаған жылулық сәулеленуден тұрады. Бұл құбылыс тепе-теңдік жылулық сәулеленудің кванттық қасиеттеріне арналған курс бөлімінде толығырақ қарастырылады. Әзірге оптикалық пирометрияның (температураны жанасусыз өлшеу әдістері) металлургияда балқымалар мен прокаттардың температурасын өлшеу үшін, зертханалық және өндірістік процестерде қыздырылған газдардың температурасын өлшеу қажет болған жағдайда қолданылатынын ғана атап өтеміз. сондай-ақ плазмалық зерттеулерде.
Алғашқы термометрді Галилео Галилей (1564 - 1642) ойлап тапты және ол газ термометрі болды.
Тұрақты көлемді газ термометрі термометриялық денеден тұрады - ыдысқа салынған, түтікпен манометрге қосылған газ бөлігі. Температураны анықтауды қамтамасыз ететін өлшенетін физикалық шама (термометриялық белгі) белгілі бір бекітілген көлемдегі газ қысымы болып табылады. Көлемнің тұрақтылығы сол жақ түтіктің тік қозғалысы арқылы манометрдің оң жақ түтігіндегі деңгей бір мәнге (анықтамалық белгі) жеткізілетіндігімен және осы сәтте сұйықтық деңгейлерінің биіктіктерінің айырмашылығымен қол жеткізіледі. манометр өлшенеді. әртүрлі түзетулер (мысалы, термометрдің шыны бөліктерінің термиялық кеңеюі, газ адсорбциясы және т.б.) Кельвиннің мыңнан біріне тең тұрақты көлемдегі газ термометрімен температураны өлшеудің дәлдігіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Газ термометрлерінің артықшылығы бар, олардың көмегімен анықталатын температура төмен газ тығыздығында пайдаланылған газдың табиғатына байланысты емес, ал газ термометрінің шкаласы абсолютті температура шкаласымен жақсы сәйкес келеді (ол төменде егжей-тегжейлі қарастырылады). . Екінші тарауда абсолютті температура шкаласын анықтайтын идеалды газ термометрін толығырақ сипаттайтын боламыз.
Газ термометрлері басқа типтегі термометрлерді калибрлеу үшін қолданылады, мысалы, сұйық термометрлер. Олар іс жүзінде ыңғайлырақ, алайда газға қарсы калибрленген сұйық термометрдің шкаласы, әдетте, біркелкі емес болып шығады. Бұл сұйықтықтардың тығыздығы олардың температурасына сызықты емес тәуелді болатындығына байланысты.
Сұйық термометр - күнделікті өмірде сұйықтықтың температурасы өзгерген кезде оның көлемінің өзгеруіне негізделген ең жиі қолданылатын термометр. Сынапты шыны термометрде термометриялық дене сынап болып табылады, капилляры бар шыны шарға салынған. Термометриялық белгі капиллярдағы сынаптың менискінен ерікті бекітілген нүктеге дейінгі қашықтық. Сынапты термометрлер -35 oC-ден бірнеше жүз градус Цельсийге дейінгі температура диапазонында қолданылады. Жоғары температурада (300 oС жоғары) азот сынаптың қайнауын болдырмау үшін капиллярға (қысым 100 атм немесе 107 Па дейін) айдалады. Сынаптың орнына сұйық термометрде таллийді қолдану температураны өлшеудің төменгі шегін -59 oС дейін айтарлықтай төмендетуі мүмкін.
Басқа кең таралған сұйық термометрлер спирттік термометрлер (-80 oС-тан +80 oС) және пентандық (-200 oС-тан +35 oС-қа дейін) болып табылады. Сұйық термометрде суды термометриялық дене ретінде пайдалануға болмайтынын ескеріңіз: температура көтерілген судың көлемі алдымен төмендейді, содан кейін өседі, бұл судың көлемін термометриялық көрсеткіш ретінде пайдалану мүмкін емес.
Өлшеу технологиясының дамуымен термометрлердің ең қолайлы техникалық түрлері электрлік сигнал термометриялық белгі болып табылатындарға айналды. Бұл термиялық кедергілер (металл және жартылай өткізгіштер) және термопарлар.
Металл кедергі термометрінде температураны өлшеу температураның жоғарылауымен металдың кедергісінің жоғарылау құбылысына негізделген. Бөлме температурасына жақын металдардың көпшілігі үшін бұл тәуелділік сызықтыққа жақын, ал таза металдар үшін температураның 1 К-ге жоғарылауымен олардың кедергісінің салыстырмалы өзгеруі (қарсылықтың температуралық коэффициенті) 4 * 10-3 1-ге жақын мәнге ие. / Қ. Термометриялық белгі термометриялық дененің – металл сымның электрлік кедергісі болып табылады. Көбінесе платина сымы, сондай-ақ мыс сым немесе олардың әртүрлі қорытпалары қолданылады. Мұндай термометрлерді қолдану диапазоны сутегі температурасынан (~ 20 К) Цельсий бойынша жүздеген градусқа дейін. Металл термометрлеріндегі төмен температурада кедергінің температураға тәуелділігі айтарлықтай сызықты емес болады, ал термометр мұқият калибрлеуді қажет етеді.
Жартылай өткізгішті кедергі термометрінде (термистор) температураны өлшеу температураның жоғарылауымен жартылай өткізгіштердің кедергісінің төмендеуі құбылысына негізделген. Абсолютті мәндегі жартылай өткізгіштердің кедергісінің температуралық коэффициенті металдардың сәйкес коэффициентінен айтарлықтай асып кетуі мүмкін болғандықтан, мұндай термометрлердің сезімталдығы металл термометрлерінің сезімталдығынан айтарлықтай асып кетуі мүмкін.
Арнайы жасалған жартылай өткізгішті RTD бірнеше кельвин деңгейіндегі төмен (гелий) температурада қолданылуы мүмкін. Дегенмен, төмен температураның әсерінен кәдімгі жартылай өткізгіш кедергілерде ақаулар пайда болатынын есте ұстаған жөн. Бұл өлшеу нәтижелерінің қайталану қабілетінің нашарлауына әкеледі және терморезистенцияда арнайы таңдалған жартылай өткізгіш материалдарды қолдануды талап етеді.
Температураны өлшеудің тағы бір принципі термопарларда жүзеге асырылады. Термопар - екі түрлі металл өткізгіштерден дәнекерленген электр тізбегі, оның бір түйісуі өлшенетін температурада (өлшеу түйіні), ал екіншісі (еркін өту) белгілі температурада, мысалы, бөлме температурасында. Түйіспелердің температуралық айырмашылығына байланысты электр қозғаушы күш (термо-ЭҚК) пайда болады, оны өлшеу түйіспелердің температуралық айырмашылығын, демек, өлшеу түйінінің температурасын анықтауға мүмкіндік береді.
Мұндай термометрде термометриялық дене екі металдың түйіскен жері, ал термометриялық белгі контурда пайда болатын термо-ЭҚК болып табылады. Терможұптардың сезімталдығы бірліктен жүздеген мкВ/К-ге дейін, ал өлшенетін температура диапазоны бірнеше ондаған кельвиннен (сұйық азот температурасы) бір жарым мың Цельсий градусына дейін. Жоғары температура үшін асыл металдан жасалған термопарлар қолданылады. Ең көп қолданылатын термопарлар келесі материалдардың дәнекерлеріне негізделген: мыс-константан, темір-константан, хромель-алюмель, платина-родий-платина.
Айта кету керек, термопар тек өлшеу және бос қосылыстар арасындағы температура айырмашылығын өлшеуге қабілетті. Еркін түйісу әдетте бөлме температурасында кездеседі. Сондықтан термопарамен температураны өлшеу үшін бөлме температурасын анықтау үшін қосымша термометрді немесе бос өткелдің температурасын өзгертуге арналған компенсациялық жүйені пайдалану қажет.
Радиотехникада резисторды қыздыру керек температураға тең, электронды құрылғының кіріс кедергісіне сәйкес келетін, осы құрылғы мен резистордың термиялық шуының қуаты тең болатын шу температурасы деген ұғым жиі қолданылады. белгілі бір жиілік диапазонында. Мұндай тұжырымдаманы енгізу мүмкіндігі кедергінің абсолютті температурасына орташа шу қуатының (электр кедергісі бойынша орташа квадраттық шу кернеуі) пропорционалдылығына байланысты. Бұл шу кернеуін температураны өлшеуге арналған термометриялық көрсеткіш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Шу термометрлері төмен температураларды (бірнеше кельвиннен төмен) өлшеу үшін, сондай-ақ радиоастрономияда ғарыш объектілерінің радиациялық (жарықтық) температурасын өлшеу үшін қолданылады.

2-тарау. ТЕМПЕРАТУРАНЫ ӨЛШЕРУДІҢ ТҮЙСІЗСІЗ ӘДІСІ ПРИНЦИПІН СИПАТТАУ
Термопильдер – белгілі Зеебек эффектісін пайдаланатын сериялы термопарлар. Термопар екі электрөткізгіш материалдан тұрады, олар өткізгіш жолдар түрінде орналасқан және бір нүктеде бір-бірімен жанасатын (ыстық түйіс деп аталады). Егер сыртқы әсерге байланысты жанасу нүктесі (ыстық өткел) мен екі ашық ұш (суық түйісу) арасында температура айырмашылығы болса, онда термоэлементтердің екі ұшында бірнеше милливольт кернеу пайда болады.
Температураны өлшеудің контактісіз әдісінде ыстық түйісу нүктесінің температурасының көтерілуі осы нүктеге түсетін инфрақызыл сәулеленудің жұтылуынан туындайды. Әрбір объект инфрақызыл сәулені шығарады және бұл жарықтың энергиясы объектінің температурасы көтерілген сайын артады. Осы әсерге сүйене отырып, Thermopile модульдері сәулелену қуатын өлшейді және осылайша объектінің температурасын жоғары дәлдікпен анықтайды.
2.1 Люминесцентті температураны өлшеу
температураны өлшеу флуоресцентті байланыссыз
Температураны өлшеудің люминесценттік әдістері әртүрлі температура датчиктерінде және термиялық жабындарда қолданылатын кейбір люминесценттік сәулеленудің қарқындылығының температураға тәуелділігіне негізделген.
Қазіргі заманғы талшықты-оптикалық сенсорлар зертханалық және өнеркәсіптік нысандардың көптеген сипаттамаларын, атап айтқанда температураны өлшей алады. Оларды пайдалану өте қиын болғанына қарамастан, іс жүзінде мұндай сенсорларды қолдана отырып, бірқатар артықшылықтар береді:
индукциялық емес (яғни, электромагниттік индукцияның әсеріне сезімталдық); датчиктердің шағын өлшемдері, серпімділігі, механикалық беріктігі, жоғары коррозияға төзімділігі және т.б.
1. Жылулық сәулеленуге негізделген сенсор. Термиялық сәулеленуге негізделген талшықты-оптикалық сенсорлар температураны өлшеуге арналған құрылғылар ретінде пайдаланылуы мүмкін, олардың мәні келесідей ашылады. Зерттелетін зат атомдар мен молекулалардың термиялық тербелістерінен 0 К жоғары температурада жылулық сәуле шығарады. Сәулеленудің энергиясы температура көтерілген сайын артады, ал сәулеленудің максималды болатын толқын ұзындығы азаяды. Сәйкесінше, температураны анықтау үшін тұрақты толқын ұзындығында немесе толқын ұзындығы диапазонында қара дененің жылу сәулелену энергиясы үшін Планк формуласын қолдануға болады.
Бұл әдістің басты артықшылығы - байланыссыз жоғары температураны өлшеу мүмкіндігі. Жарық детекторлары мен оптикалық талшықтар өлшенген температура диапазонына байланысты таңдалады. Талшықты-оптикалық сәулелену сенсорлары үшін температураны өлшеу диапазоны 400-ден 2000 ° C-қа дейінгі диапазонда. Толқын ұзындығы 2 мкм немесе одан да көп инфрақызыл сәулелерге мөлдір оптикалық талшықтарды пайдаланған кезде одан да төмен температураларды өлшеуге болады.
2. Жартылай өткізгіштің жарықты жұтуына негізделген сенсор. Талшықты-оптикалық сенсорлар да белгілі, олардың жұмысы белгілі бір жартылай өткізгіштердің оптикалық қасиеттеріне негізделген. Қолданылатын жартылай өткізгіште оптикалық жұтылу спектрінің кесілген толқын ұзындығы бар. Толқын ұзындығы өткізгішке қарағанда қысқарақ жарық үшін жұтылу күшейеді және температура көтерілген сайын кесу толқын ұзындығы ұзағырақ толқын ұзындығына (шамамен 3 нм/К) қарай жылжиды. Жартылай өткізгішті кристалға жұтылу спектрінің көрсетілген шекарасына жақын жерде сәулелену спектрі бар жарық көзінің сәулесі түскенде, сенсордың фотосезімтал бөлігі арқылы өтетін жарықтың қарқындылығы температураның жоғарылауымен төмендейді. Температураны көрсетілген әдіспен детектордың шығыс сигналы арқылы жазуға болады.
Бұл әдісті қолдана отырып, сіз ± 0,5 ° С қателікпен 30-дан 300 ° С-қа дейінгі диапазондағы температураны өлшеуге болады.
3. Флуоресценцияға негізделген сенсор. Бұл сенсор келесідей құрылымдалған. Фотосезімтал бөліктің оптикалық талшығының соңғы бетіне флуоресцентті зат қолданылады. Оптикалық талшық арқылы өткізілетін ультракүлгін сәулелер тудыратын флуоресцентті сәулеленуді сол талшық қабылдайды. Температуралық сигнал температураға қатты тәуелді толқын ұзындығы бар сигнал үшін сәйкес флуоресценция қарқындылығы мәндерінің температураға әлсіз тәуелді басқа толқын ұзындығы бар сигналдың қарқындылығына қатынасын есептеу арқылы анықталады.
Мұндай сенсормен өлшенетін температура диапазоны ± 0,1 ° C қателігімен -50-ден 200 ° C-қа дейінгі диапазонда болады.
Талшықты-оптикалық сенсорларды пайдалану, оның барлық тартымдылығына қарамастан, температураны объектінің жергілікті нүктесінде ғана өлшеуге мүмкіндік береді, бұл олардың қолдану аясын біршама тарылтады.
Қорытынды
Температура металлургиялық процестерді автоматты басқару жүйелерімен басқарылатын негізгі параметрлердің бірі болып табылады. Коррозиялық ортада және жоғары температурада фотоэлектрлік пирометрлер қолдануға ең қолайлы. Олар 100-ден 6000 0С және одан жоғары температураны бақылауға мүмкіндік береді. Бұл құрылғылардың негізгі артықшылықтарының бірі - қыздырылған дененің температуралық өрісінің метрге әсерінің болмауы, өйткені өлшеу процесінде олар бір-бірімен тікелей байланыста болмайды. Сондай-ақ фотоэлектрлік пирометрлер температураны үздіксіз автоматты өлшеуді және тіркеуді қамтамасыз етеді, бұл оларды интерфейстік құрылғыларды сатып алуға және оларға техникалық қызмет көрсетуге қосымша шығындарсыз технологиялық процестерді автоматты басқару жүйелерінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Осы жұмыста берілген люминесцентті өлшеу әдістеріне шолу
температура байланыс әдістерімен салыстырғанда оптикалық әдістермен бірдей артықшылықтарға ие. Сонымен қатар, ол басқа оптикалық әдістермен салыстырғанда температураны зерттеу процесін ұйымдастыруда күрделірек және дәлдігі кем емес. Сонымен қатар, люминесценцияның қасиеттерін пайдалану күрделі геометриялық пішіндегі объектілердің температуралық өрістерін өлшеу әдістерін жасауға мүмкіндік береді.
Жоғарыда келтірілген шолудан люминесценттік әдістерді қолдана отырып, температураны өлшеу технологияларын одан әрі дамыту және жетілдіру қажет екені анық.

Әдебиеттер тізімі
1. Преображенский В.П. Жылулық өлшемдер мен аспаптар. М .: Энергия, 1978, - 704 с
2. Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Жылу техникасының өлшемдері мен аспаптары. М .: Жоғары мектеп, 1972, - 392
3. Өнеркәсіптегі өлшемдер: Сілтеме. Ред.
4. Никоненко В.А., Сильд Ю.А., Иванов И.А. Термиялық бейнелеу аспаптарын өлшеуге арналған метрологиялық қамтамасыз ету жүйелері. - Өлшеу технологиясы
5. Ақылбаев Ж.С. Жылу және масса алмасуды зерттеудің жаңа оптикалық әдістері. Алматы: Ғылым, 1995 ж.
6. Ұлы Кеңес Энциклопедиясы, (электронды нұсқасы).
7. Годжаев Н.М. Оптика. Тренинг Университеттерге арналған оқу құралы. М .: Жоғары. Мектеп, 1977 ж.
8. Карицкая С.Г. Температуралық және жылдамдық өрістерін люминесценттік әдістермен диагностикалау. Diss. PhD докторы дәрежесіне н., 1997 ж.
9. Landsberg GS Optics. Мәскеу: Наука, 1976 ж.
10. Lineweg F. Температураны технологияда өлшеу. Каталог. Пер. одан., М .: Металлургия, 1980.
11. v және т.б.Оптикалық талшықты сенсорлар. Пер. Жапониядан. Л .: Энергоктомиздат. Ленинград. отни, 1991 ж.
12. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Физика анықтамалығы. Мәскеу: Наука, 1971 ж.

Электр жабдығының қызуын бақылау үшін төрт өлшеу әдісі қолданылады: термометрлік әдіс, қарсылық әдісі, термопаралық әдіс және инфрақызыл әдіс.

Термометр әдісі қолжетімді беттердің температурасын өлшеу үшін қолданылады. Олар арнайы гильзаларға батырылған, жабдықтың қақпақтары мен қаптамаларына герметикалық салынған сынапты, спиртті және толуолды шыны термометрлерді пайдаланады. Сынапты термометрлердің дәлдігі жоғарырақ, бірақ сынапты құйынды токтармен қосымша қыздыру арқылы енгізілген жоғары қатеге байланысты оларды электромагниттік өрістер болған кезде пайдалану ұсынылмайды.

Өлшеу сигналын бірнеше метр қашықтыққа беру қажет болған жағдайда (мысалы, трансформатор қақпағындағы жылу алмастырғыштан жерден 2 ... 3 м деңгейіне дейін), манометрлік типтегі термометрлер қолданылады, мысалы, TCM-10 жылу дабылдары. Құрылғы термоцилиндрден және цилиндрді құрылғының көрсеткіш бөлігінің серіппесімен байланыстыратын қуыс түтіктен тұрады. Құрылғы сұйық метилмен және оның буларымен толтырылған. Өлшенетін температура өзгерген кезде метилхлоридтің бу қысымы өзгереді, ол құрылғының көрсеткісіне беріледі. Манометриялық аспаптардың артықшылығы олардың діріл тұрақтылығында.

Қарсыласу әдісі металл өткізгіштің оның температурасынан қарсылық мәнінің өзгеруін есепке алуға негізделген.

Қуатты трансформаторлар мен синхронды компенсаторлар үшін калибрлі типті индикаторы бар термометрлер қолданылады. Жалпы көрініс (а) және қосу схемасы (б) мұндай термометрлер суретте көрсетілген. 3.1. Температураға байланысты құрылғының өлшеу зондын толтыратын сұйықтық қосқыш капиллярлық түтік және көрсеткіш көрсеткісіндегі рычагтар жүйесі арқылы әрекет етеді.

Күріш. 3.1. Калибрлі түрдегі қашықтағы электротермометр: а - жалпы нысаны; б - қосылу схемасы; 1 және 2 - сигналдық контактілер; 3 - реле

Мұндай термометрде көрсеткіш көрсеткілерінің контактілері бар 1 және 2 белгіленген температураға сигнал беру үшін. Контактілер жабылған кезде сәйкес реле іске қосылады 3 сигнал беру тізбегінде. Синхронды компенсаторлардың жеке нүктелеріндегі температураны өлшеу үшін (болатты өлшеуге арналған ойықтарда, орамалардың температурасын өлшеуге арналған орамалардың штангалары арасында және басқа нүктелерде) термисторлар орнатылады. Резисторлардың кедергісі өлшеу нүктелеріндегі қыздыру температурасына байланысты. Термисторлар платина немесе мыс сымнан жасалған, олардың кедергілері белгілі бір температурада калибрленген (платина үшін O ° C температурада, кедергі 46 Ом, мыс үшін - 53 Ом; 100 ° C температурада

платина - 64 Ом, мыс үшін - тиісінше 75,5 Ом).

Күріш. 3.2. Термистор көмегімен температураны өлшеу тізбегі

Мұндай термистор R4 резисторлардан жиналған көпірдің иініне кіреді (3.2-сурет). Көпірдің диагональдарының біріне қуат көзі, ал екіншісіне өлшеуіш құрылғы қосылған. Көпірдің қолдарындағы R1 ... R4 резисторлары номиналды температурада көпір тепе-теңдікте болатындай және құрылғы тізбегінде ток болмайтындай етіп таңдалады. Температура номиналдыдан кез келген бағытта ауытқыған кезде R4 термисторының кедергісі өзгереді, көпірдің тепе-теңдігі бұзылады және өлшенген нүктенің температурасын көрсететін құрылғының көрсеткісі ауытқиды. Портативті құрылғы дәл осындай принципке негізделген (3.3-сурет). Өлшеу алдында құрылғының көрсеткіші нөлдік күйде болуы керек.

Күріш. 3.3. Контактілі қосылыстардың қызуын бақылауға арналған электротермометр (портативті):

а - жалпы нысаны; б - схема; 1 - оқшаулағыш штангамен қосуға арналған муфта;

2 - микроамперметр; 3 - реттелетін кедергісі бар резистор (R5); 4-

термистор (RT); 5 - бақылау; 6 - өлшеу; P - екіге арналған қосқыш

ережелер; K - тізбекке кернеу беру түймесі

Мұны істеу үшін K түймесі қуат береді, P қосқышы 5-позицияға орнатылады және R5 айнымалы резисторымен құрылғы көрсеткі нөлге орнатылады. Содан кейін P қосқышы күйге жылжытылады 6 (өлшеу).

Байланыс температурасы сенсор басын жанасу бетіне тигізу және электротермометр басындағы стерженьді басу арқылы өлшенеді (басылған кезде K түймесі жабылады және тізбекке қуат беріледі). 20 ... 30 секундтан кейін контакт температурасының өлшенген мәні құрылғының шкаласынан оқылады.

Генераторлардың, синхронды компенсаторлардың статорының орамасының және болатының температурасын, салқындату ауасының температурасын, сутегін қашықтықтан өлшеу құралы кедергілік термометрлер болып табылады, оларда өткізгіштің кедергі шамасының температураға тәуелділігі де қолданылады. . Қарсылық термометрлерінің конструкциялары әртүрлі. Көп жағдайда бұл 0 ° C температурада 53 Ом кіріс кедергісі бар тегіс оқшаулағыш жақтауға екі талшықты түрде оралған жұқа мыс сым.

Өлшеу бөлігі ретінде кедергілік термометрлермен бірге жұмыс істейтін автоматты электронды көпірлер мен температура шкаласымен жабдықталған логометрлер қолданылады.

3.3-кесте Пирометрлер мен тепловизорлардың техникалық сипаттамалары

Құрылғы бренді	Бақыланатын температура диапазоны, ° С	Алдын ала бақыланатын объектінің ең үлкен қашықтығы, м	Өлшеу қатесі, %	Көру көрсеткіші		Қуат көзінің кернеуі, В
«Intex» тепловизоры
Жылулық бейнені басқару жүйелері:
Ертіс-2000

3.4-кесте

TVF және TVV генераторларындағы салқындату ортасы және статорды, мойынтіректерді, ротор тығыздағыштарын бақылау

Элементтер	Турбиналық генератор датчиктерінің саны
турбиналық генератор
Статор: орама
белсенді болат
Салқындатқыш газ:
суық
қыздырылған
Статор орамасындағы дистиллят:
шығуда
Салқындатқыштар мен жылу алмастырғыштардағы су:
суық
қыздырылған
Мойынтіректер мен тығыздағыштар:
лайнерлер
түсетін мұнай
шығатын май

Машинаның статорына қарсылық термометрлерін орнату оны зауытта жасау кезінде жүзеге асырылады. Орамдық шыбықтар арасына және ойықтың түбіне мыс қарсылық термометрлері қойылады.

Термопар әдісі термоэффектіні қолдануға негізделген, яғни контурдағы ЭҚК-нің бір-біріне ұқсамайтын екі өткізгіштің түйісу нүктелерінің температурасына тәуелділігі, мысалы: мыс-константан, хромель-копель және т.б.Егер өлшенетін температура аспаса. 100 ... 120 ° C, содан кейін термоЭМФ және термопараның қыздырылған және суық ұштары арасындағы температура айырмашылығы пропорционалды болады.

Терможұптар алдын ала калибрленген өтемдік типті өлшегіштерге, тұрақты ток потенциометрлеріне және автоматты потенциометрлерге қосылады. Термопарлар турбиналық генераторлардың құрылымдық элементтерінің, салқындатқыш газдың, белсенді бөлшектердің, мысалы, статордың белсенді болатының температураларын өлшеу үшін қолданылады.

Инфрақызыл әдіс қыздырылған беттер шығаратын инфрақызыл сәулелерді бекіту арқылы жұмыс істейтін құрылғылардың негізі болып табылады. Оларға қыздырылған денелердің температурасын өлшеуге арналған пирометрлер жатады (3.3-кесте).

Кесте 3.4-те TVF және TVV серияларының турбогенераторларының элементтері және температурасы жылу реттеудің көрсетілген құралдарымен өлшенетін салқындату ортасы көрсетілген.

Қызмет көрсетілетін жабдықтағы температурадан басқа олар сутегі қысымын, статор орамындағы дистилляттың жалпы шығыны мен қысымын, салқындатқыштар мен жылу алмастырғыштардағы судың шығыны мен қысымын бақылайды, өйткені статордың температурасы және ротор элементтері салқындату агенттерінің параметрлеріне тікелей байланысты.

Өлшеу принциптері мен құралдарын қолдану әдістерінің жиынтығы

рений өлшеу әдісін құрайды. Әр түрлі өлшеу әдістері

ең алдымен өлшенетін шаманы салыстыруды ұйымдастыруда ерекшеленеді

өлшем бірлігі бар дәрежелер. Осы тұрғыдан алғанда өлшеудің барлық әдістері

niy ГОСТ 16263-70 сәйкес екі топқа бөлінеді:

тікелей бағалау әдістері мен салыстыру әдістері. Салыстыру әдістері

пікірлер, өз кезегінде, қарсылық әдісін қамтиды,

дифференциалдық әдіс, нөлдік әдіс, ауыстыру әдісі және әдісі

сәйкестіктер.

Тікелей бағалау әдісімен өлшенетін шаманың мәні

маскалар тікелей оқу құрылғысының өлшеуімен анықталады

тікелей әсер ететін құрал (өлшеу құралы, онда

торус бір немесе бірнеше сигнал түрлендірулерін қамтамасыз етеді

бір бағытта өлшеу ақпараты, яғни. кері байланыссыз

байланыс). Барлығын көрсететін (көрсеткі)

құрылғылар (вольтметрлер, амперметрлер, ваттметрлер, электр есептегіштер

энергия, термометрлер, тахометрлер және т.б.). Айта кету керек

осы өлшеу әдісін пайдаланған кезде, өлшем нақты ретінде

өлшем бірлігін қайта шығару, әдетте, тікелей

өлшеу процесіне қатыспайды. Өлшенетін шаманы салыстыру

өлшем бірлігі алдын ала жанама түрде жүзеге асырылады

өлшеу құралын эталондық стандарттармен калибрлеу немесе

үлгілі өлшеу құралдары. 22

Тікелей бағалау әдісі бойынша өлшемдердің дәлдігі үлкен

көп жағдайда шағын және қолданылатын дәлдігімен шектеледі

өлшеу құралдары.

Өлшемді салыстыру әдісі - бұл өлшеу әдісі

өлшенген мән қайта шығарылған мәнмен салыстырылады

өлшеу. Бұл әдістің мысалдары: арқалық таразыдағы салмақты өлшеу

салмақпен теңдестіру; Тұрақты кернеуді өлшеу

компенсаторда қалыпты элементтің ЭҚК-імен салыстыру арқылы.

Өлшенетін шама және өлшеммен салыстыру әдісі

шара арқылы шығарылатын маска бір мезгілде әсер етеді

борды салыстыру, онымен байланыс орнатылады

осы шамалардың арасындағы қарсылық әдісі деп аталады.

Бұл, мысалы, оны орналастыру арқылы сәулелік таразыдағы массаны өлшеу

және белгілі қатынаста екі таразыдағы салмақтарды теңестіру

Тепе-теңдік тұтқасының қолдарын ауыстыру. Бұл жағдайда жоғары сапалы өнімділікпен,

салыстыру құрылғысы (мойынтіректердегі төмен үйкеліс, тұрақтылық

рычагтарды кию және т.б.) жоғары дәлдікке қол жеткізуге болады

өлшемдер (мысал – аналитикалық таразы).

Дифференциалды әдіс – өлшеммен салыстыру әдісі, онда

торус, өлшеу құрылғысына өлшенгеннің айырмашылығы әсер етеді

шама және өлшем арқылы шығарылатын белгілі мән. Бұл әдіс

өлшеу нәтижелерін біркелкі жоғары дәлдікпен алуға мүмкіндік береді

салыстырмалы дәл емес өлшем құралдарын пайдаланған жағдайда

арық, егер белгілі мән үлкен дәлдікпен шығарылса.

Келесі мысалды қарастырайық. Тұрақтыны өлшеу қажет

кернеу, оның шын мәні Ux = 99,0 В.

Экспериментатордың қарамағында вольтметрлер жинағы (немесе

бір көп диапазонды) өлшеу шегі 0,01; 0,1; 1 B. Let

мәнді, мәнді өлшеу кезінде әрбір вольтметрдің қателігі

өлшеу шегіне тең, 1% құрайды. Солай етейік

сондай-ақ үлгілі кернеу өлшемі U0 = 1V, қате бар

бұл елеусіз. Әлбетте, өлшемдерін жасау

Тікелей бағалау арқылы экспериментатор вольт-

Өлшеу шегі 1 В болатын есептегіш пен өлшеу нәтижесін мынадан алады

қате 1%. Өлшеудің дифференциалды әдісімен, тәжірибелік

тәлімгер өлшенген тұрақты кернеудің көздерін қосады

Ux және эталондық кернеу U0 тізбектей және қарама-қарсы және өлшенген

олардың айырмашылығы U0 −Ux = 01,0 В өлшеу шегі бар вольтметрмен өлшенеді

0,01 В. Бұл жағдайда U0 −Ux айырмасы қателікпен өлшенеді

1%, және, демек, кернеу мәні анықталады

қателігі 0,01%. 23

Бұл әдіс, атап айтқанда, тексеру үшін кеңінен қолданылады

өлшеу құралдары (мысалы, ток трансформаторларын өлшеу және

Вольтаж). Ол электрлік өте кең таралған жұмысқа негізделген

тұрақты және айнымалы ток көпірлерінің үш еселік өлшеу технологиясы.

Өлшеу нәтижелерінің дәлдігін арттыру әсеріне қол жеткізіледі

дифференциалды әдіс анағұрлым маңыздырақ

өлшемнің мәні өлшенетін шаманың шын мәніне неғұрлым жақын болса

біз. Шамалардың әсерінен нәтиже болған жағдайда

салыстыру құрылғысы нөлге келтіріледі, өлшеудің дифференциалды әдісі

рений нөлге айналады. Әлбетте, нөлдік әдісте

рений, қолданылатын өлшем айнымалы (реттелетін) болуы керек және

салыстыру құрылғысы нөлге теңдік көрсеткіші ретінде қызмет етеді

өлшенетін шама мен өлшемнің нәтижесі.

Нөлдік әдіс жоғары өлшеу дәлдігіне қол жеткізеді

және, мысалы, электрлік өлшеу кезінде кеңінен қолданылады

толық теңгерімдеумен немесе тұрақтымен көпірдің қарсылығы

тұрақты ток компенсаторы бар кернеу.

Ауыстыру әдісі - бұл өлшеммен салыстыру әдісі, онда

өлшенген шама белгілі шамамен ауыстырылады, қайталанады

өлшенетін шара. Бұл, мысалы, баламамен өлшеу

өлшенген масса мен салмақты бір табаға қою арқылы. Әдіс

ауыстыруды дифференциалдың бір түрі ретінде қарастыруға болады

әдіс немесе нөлдік әдіс, салыстырудың өзгеруімен сипатталады

Өлшеммен өлшенген мән әртүрлі уақытта шығарылады.

Сәйкестік әдісі - өлшемді салыстыру әдісі

өлшенетін шама мен қайталанатын шама арасындағы айырмашылық

шкала немесе периодтық белгілердің сәйкестігі арқылы өлшенетін өлшем

сигналдар. Бұл әдістің мысалдары ұзындықты өлшеу болып табылады

штангенциркульді қолдану, жылдамдықты өлшеу

стробоскоп.

Өлшенетін шаманы салыстыру әдістерінде жоғарыда сипатталған айырмашылықтар

өлшеммен бүркемелеу құрылыс принциптерінде көрініс табады

өлшеу құралдары.

Осы тұрғыдан алғанда, тікелей өлшеу құралдарының арасында айырмашылық жасалады

әрекеттер мен салыстыру құрылғылары. Тікелей өлшеуіш құрылғыда

әрекеттер бір немесе бірнеше сигнал түрлендірулері қамтамасыз етіледі

бір бағытта өлшеу ақпараты, яғни. өтінішсіз

кері байланыс. Мәселен, мысалы, күріш. 1.3 электрлік құрылымын көрсетеді

трон вольтметрі айнымалы және тұрақты ток, оның құрамында

ток түзеткіш В, тұрақты ток күшейткіш UPT және өлшегіш-

МИ механизмі. Бұл құрылғыда сигнал түрлендіру болып табылады

техникалық ақпарат тек бір бағытта жүреді. 24

Тікелей әсер ететін құрылғыларға тән белгі болып табылады

өлшеу объектісінен энергия шығыны. Дегенмен, бұл жоққа шығармайды

өлшеу үшін тікелей әсер ететін құралдарды пайдалану мүмкіндігі,

мысалы, электр кедергісі немесе сыйымдылық, бірақ бұл үшін

қосымша қуат көзін пайдалану керек.

Салыстырудың өлшеу құралы тікелей өлшеуге арналған

өлшенетін шаманы мәнімен салыстыру, оның мәні

үйірі белгілі.

1.4-суретте автоматтың құрылымдық сұлбасы көрсетілген

АҚШ салыстыру құрылғысы бар салыстыру құрылғысы, құрылғы

бақылау CU және айнымалы (реттелетін) М көрсеткіші бар өлшем

құрылғы.

Өлшенген x мәні және біртекті мән x0 беріледі

US салыстыру құрылғысының кірістеріне. x0 мәні басқару элементінен алынады

М өлшеңіз. x пен x0 салыстыру нәтижесіне байланысты

басқару блогы CU М шарасына осылай әрекет етеді

шамасы

x - x төмендеді. Баланстау процесі аяқталды

х = х болғанда

Бұл жағдайда өлшенген мәннің мәні оқылады

бақыланатын шараның шкаласы бойынша. Салыстыру құрылғысы болса

x және x0 мәндерін алу орын алады, содан кейін ол осы құрылғыда жүзеге асырылады

Өлшенетін шаманы нөлдік әдістің өлшемімен салыстыру.

Кез келген салыстыру өлшеу құралы болуы керек екені анық

кері байланыс контуры және тұйық құрылымы бар. кері байланыс

тікелей әсер ететін құрылғыларда қолдануға болады, бірақ оларда

барлық түрлендіру процесін қамтымайды, тек оның бір бөлігін ғана қамтиды.

Мысалы, суреттегі блок-схемада. 1.3 тұрақты ток күшейткіші

кері байланыспен қалай қамтуға болады. Өлшеу аспаптарында

салыстыру кезінде физикалық шама әрқашан кері байланыс циклінде қалыптасады.

құрылғының кірісіне берілетін өлшенгенмен біртекті маска.

Айта кету керек, өлшенген мәнді өлшеммен салыстыру

Салыстыру құрылғыларын бір уақытта (нөлдік

әдісі), немесе әртүрлі уақытта (алмастыру әдісі).

Күріш. 1.3. Құрылымдық схема

тікелей әрекет ететін құрылғы

Күріш. 1.4. Құрылымдық схема

салыстырушы 25

Осылайша, түрлері мен әдістерінің жоғарыда жіктелуі

өлшемдер әртүрлі өлшемдерді жүйелеуге ғана емес мүмкіндік береді

физикалық шамалардың барлық түрлерінің ренийі және осылайша суб-

белгілі бір өлшеу мәселесін шешуге деген көзқарас, сонымен бірге жалпыдан

әртүрлі құрылымдардың жұмыс істеу принциптері мен құрылымдарын қарастыруға жақындау

өлшеу құралдары.

Басқару объектісінің түріне байланысты басқару болуы мүмкін

өнімдер, қызметтер, сапа жүйелері (өндіріс) және персонал. Барлығы

объектілердің белгіленген стандарттар талаптарына сәйкестігі бақыланады

шикізат, материалдар, бұйымдар, жабдықтар мен құралдар үшін.

Бақылау объектілерінің маңызды сипаттамаларының бірі олардың

сынауға қабілеттілік, яғни. өнім дизайн қасиеті, қамтамасыз ету

жасау кезінде оны басқару мүмкіндігі, ыңғайлылығы және сенімділігі

өндіру, сынау, техникалық қызмет көрсету және жөндеу.

Аты аталған объектілерден басқа элементтер бақылауға жатады.

сапа жүйелері мен өндіріс процесінің кезеңдері. Кейін бақылау

станокта, престе, құрастыруда кез келген операция операциялық деп аталады

nym. Бөлшекті, құрастыруды немесе бұйымды дайын өнім ретінде жасағаннан кейін

өнімдер қабылдау бақылауына жатады: бақылау жүргізіледі

толықтығы, орау және тасымалдау және, ең соңында, бақылау

сақтау. Қандай параметрлер бақылауға жатады және қандай құралдар

объект операциялық басқару кезінде көлем немесе құрылғы арқылы бақыланады

le, «кон-» бағанындағы технологиялық процесс картасымен реттеледі.

трилогиялық операция». Қабылдауды бақылау нормативке сәйкес жүзеге асырылады

техникалық құжаттама (NTD), жалпы сипаттамалар және

сәйкес техникалық сипаттамалар.

Сипаттамалардың, режимдердің және басқа көрсеткіштердің сәйкестігін тексеру

өндірістің аталған кезеңдерінің элементтері және мәнін құрайды

менің операцияларым.

Өндіріс процесінің объектілерін немесе кезеңдерін бақылау мүмкін

- ұшпа – оның ұзақтығы реттелмейді;

- мерзімді - белгілі бір аралықта жүзеге асырылады

уақыт (сағат, күн, ай);

- үздіксіз - үздіксіз (тұрақты) жүзеге асырылады.

Бақылау құралдарына қарай бақылау бөлінеді:

- көрнекі – басқару объектісі тексерілгенде және

оның NTD талаптарына сәйкестігі анықталады (барлық операциялар

толтырылған, таңбалаудың, ілеспе құжаттаманың болуы); 26

- органолептикалық – бақылаудың, жүргізудің субъективті әдісі

сарапшы-сарапшылар бойынша (ұпаймен);

- аспаптық - бақылау көмегімен жүзеге асырылады

өлшеу құралы, калибрлер, аспаптар, стендтер, сынақ

телефон машиналары және т.

Басқарудың соңғы түрі қолмен, автоматтандырылған болуы мүмкін

nym және автоматты. Қолмен басқару қолмен қолданылады

өлшеу құралы (штангенциркульдер, микрометрлер, калибрлер,

қапсырмалар, көрсеткіштер және т.б.) бөлшектер мен бұйымдарды тексеру үшін. The

басқару өте субъективті: тіпті үздіксіз қолмен басқару кезінде

ақаулы бөлшектердің тек 2 ... 4% табылған. Автоматтандырылған

бақылау мүмкіндік беретін арнайы құралдарды қолданумен байланысты

өлшеу кезінде субъективтілікті болдырмау. Ең озық

автоматты басқару белсенді, яғни. өндірісте

бөлшектер мен тораптар автоматты басқаруға салынған, бар

көмегімен үздіксіз мониторинг жүргізіледі.

Өндіріс көлеміне байланысты бақылау бөлінеді:

- берік, онда бақыланатын сапасы туралы шешім қабылданады

өнімдер әрбір бірлікті тексеру нәтижелері бойынша қабылданады

өнімдер;

- таңдаулы, онда сапа туралы шешім соған сәйкес қабылданады

бір немесе бірнеше үлгілерді тексеру нәтижелері (байланысты

NTD талаптарынан) сериядан немесе өнім ағынынан.

Өндіріс процесінің жүруіне әсер ету сипаты бойынша

белсенді және пассивті бақылауды ажыратады. Белсенді басқарумен

(ол технологиялық жабдыққа орнатылған құрылғылар арқылы жүзеге асырылады

тау-кен) алынған нәтижелер үздіксіз үшін пайдаланылады

өнімді өндіру процесін бақылау. Пассивті бақылау

тек алынған нәтижені бекітеді және негіз болып табылады

өнімдерді сұрыптау.

Объектіге әсер ету сипаты бойынша бақылау деструктивті болуы мүмкін

алаяқтық, бұл жағдайда өнім одан әрі пайдалануға жарамсыз болады

оның мақсатты қолданылуы және бүлдірмейтін.

Тексерілетін параметрлердің түріне сәйкес геометрияны басқару ажыратылады.

техникалық параметрлері (сызықтық, бұрыштық өлшемдері, пішіні және орналасуы

беттер, осьтер, бөлшектер, тораптар мен тораптар және т.б.), физикалық

қасиеттері (электрлік, жылулық, оптикалық және т.б.), механикалық

техникалық қасиеттері (беріктік, қаттылық, пластикалық және әртүрлі

сыртқы жағдайлар), микро- және макроқұрылымдар (металлографиялық

зерттеулер), химиялық қасиеттері (құрамына химиялық талдау жасау

қасиеттері, әртүрлі ортадағы химиялық төзімділігі), сондай-ақ арнайы

бақылау (жарық-, газ өткізбеушілік, герметика). 27

Технологиялық процестің дұрыс жүруі үшін жиі бақылауға және реттеуге жататын параметрлердің бірі температура болып табылады. Температура – ​​заттың қызу дәрежесін сипаттайтын шама. Бұл ұғым температурасы жоғары дененің өз жылуын температурасы төмен денеге беру қабілетімен байланысты. Жылудың берілуі денелердің температуралары тең болғанша және жүйенің термодинамикалық тепе-теңдігі пайда болғанша жалғасады. Жылудың берілуімен және денелердің температурасының өзгеруімен бір мезгілде олардың физикалық қасиеттері де өзгереді. Температураның өлшем бірлігі «градус» деп аталады.

Температураны өлшейтін аспаптардың классификациясы.

Температураны өлшеуге арналған құрылғылар олардың құрылысына негізделген физикалық қасиеттеріне байланысты келесі топтарға бөлінеді:

Кеңейту термометрлері;

өлшеуіш термометрлер;

Электр кедергісі термометрлері;

Термоэлектрлік түрлендіргіштер (терможұптар);

Радиациялық пирометрлер.

Термометрлер. Термометр дизайнын дамытуға шешуші үлесті неміс Габриэль Даниэль Фаренгейт қосты. 1709 жылы спирттік термометрді, 1714 жылы сынапты термометрді ойлап тапты. Ол оларға бүгінгі күнге дейін қолданылып жүрген пішінді берді. Оның термометрлерінің жетістігі сынапты тазарту үшін енгізген жаңа әдістен табылады; сонымен қатар, тығыздау алдында ол түтіктегі сұйықтықты қайнатады.

Рене Антуан де Ромур сынаптың кеңею коэффициентінің төмен болуына байланысты термометрлерде сынапты қолдануды мақұлдамады. 1730 жылы спиртті термометрлерде қолдануды ұсынса, 1731 жылы су-спирт термометрін ойлап тапты. Ал Реаумур сумен 5:1 қатынаста араласқан спирттің температурасы қату температурасынан судың қайнау температурасына дейін өзгерген кезде 1000:1080 қатынасында кеңейетінін анықтағандықтан, ол 0-ден шкаланы ұсынды. 80 ° дейін.

Температура шкалалары.

Бірнеше градустық температура шкалалары бар және судың қату және қайнау нүктелері әдетте анықтамалық нүктелер ретінде қабылданады. Қазір дүние жүзінде ең кең тарағаны – Цельсий шкаласы. 1742 жылы швед астрономы Андерс Цельсий 100 градустық термометрді ұсынды, онда қалыпты атмосфералық қысымдағы судың қайнау температурасы 0 градус, ал мұздың еру температурасы 100 градус болып қабылданады. Шкаланың бөлінуі осы айырмашылықтың 1/100 бөлігін құрайды. Олар термометрлерді қолдана бастағанда, 0 және 100 градусты ауыстыру ыңғайлырақ болды. Бұған Карл Линней қатысқан болуы мүмкін (ол Цельсий астрономия болып табылатын сол Упсала университетінде медицина мен жаратылыстану ғылымдарынан сабақ берді), ол сонау 1838 жылы мұздың еру температурасын 0 температурада алуды ұсынған, бірақ бұл әрекет етпеген сияқты. екінші анықтамалық нүктені ойлап көріңіз. Қазіргі уақытта Цельсий шкаласы біршама өзгерді: 0 ° C бұрынғысынша қысымға көп тәуелді емес қалыпты қысымда мұздың еру температурасы болып табылады. Бірақ атмосфералық қысымдағы судың қайнау температурасы қазір 99,975 ° C құрайды, бұл арнайы дәлдіктегі термометрлерден басқа барлық дерлік термометрлердің өлшеу дәлдігіне әсер етпейді.

Фаренгейт, Кельвин, Реаумур және т.б. температура шкалалары да белгілі. Фаренгейттің температуралық шкаласы (екінші нұсқада, 1714 жылдан бастап қабылданған) үш тұрақты нүктеге ие: 0 ° су, мұз және су қоспасының температурасына сәйкес келеді. аммиак, 96 ° - сау адамның дене температурасына (қол немесе ауыздың астында). Әртүрлі термометрлерді салыстыру үшін анықтамалық температура мұздың еру нүктесі үшін 32 ° болды. Фаренгейт шкаласы ағылшын тілінде сөйлейтін елдерде кеңінен қолданылады, бірақ ғылыми әдебиеттерде ол ешқашан қолданылмайды. Цельсийді (° C) Фаренгейтке (° F) түрлендіру үшін ° F = (9/5) ° C + 32 формуласы бар, ал кері түрлендіру үшін формула ° C = (5/9) (°) F- 32). Екі шкала - Фаренгейт те, Цельсий де - температура судың қату нүктесінен төмен түсетін және теріс сан ретінде көрсетілген жағдайларда эксперименттер жүргізу кезінде өте ыңғайсыз. Мұндай жағдайлар үшін абсолютті температуралық шкалалар енгізілді, олар абсолютті нөл деп аталатынға экстраполяцияға негізделген - молекулалық қозғалыс тоқтатылуы керек нүкте. Олардың бірі Рэнкин шкаласы, ал екіншісі абсолютті термодинамикалық шкала деп аталады; олардың температурасы Ранкин (° Ra) және келвин (K) градустарымен өлшенеді. Екі шкала да абсолютті нөлден басталады, ал судың қату температурасы 491,7 ° R және 273,16 К сәйкес келеді. Цельсий шкаласы мен абсолютті термодинамикалық шкала бойынша судың қату және қайнау нүктелері арасындағы градус пен кельвин саны 100-де бірдей. ; Фаренгейт пен Ранкин үшін бұл да бірдей, бірақ 180-ге тең. Цельсий градустары K = ° C + 273,16 формуласы арқылы Кельвинге, ал Фаренгейт градустары ° R = ° F + 459,7 формуласы арқылы Ранкин градустарына түрлендіріледі. Еуропада 1730 жылы Рене Антуан де Ромур енгізген Реаумур шкаласы ұзақ уақыт бойы кең тараған. Ол Фаренгейт шкаласы сияқты ерікті түрде салынбайды, бірақ алкогольдің термиялық кеңеюіне сәйкес (1000: 1080 қатынасында). 1 градус Реаумур мұздың еру нүктелері (0 ° R) және судың қайнауы (80 ° R) арасындағы температура интервалының 1/80 бөлігіне тең, яғни 1 ° R = 1,25 ° C, 1 ° C = 0,8 ° R. , Бірақ қазір қолданылмайды.

Бірліктердің халықаралық жүйесі (SI) енгізілгеннен кейін екі температура шкаласын пайдалану ұсынылады.

Бірінші шкала – термодинамикалық, ол қолданылатын заттың (жұмыс сұйықтығының) қасиеттеріне тәуелді емес және Карно циклі арқылы енгізіледі. Бұл температура шкаласындағы температураның өлшем бірлігі бір кельвин (1К) - SI жүйесіндегі негізгі бірліктердің бірі. Бұл бірлік ағылшын физигі Уильям Томсонның (Лорд Кельвин) құрметіне аталған, ол осы шкаланы әзірлеген және температураның өлшем бірлігінің мәнін Цельсий температура шкаласымен бірдей сақтаған.

Екінші ұсынылатын температура шкаласы халықаралық тәжірибе болып табылады. Бұл шкаланың 11 анықтамалық нүктесі бар - бірқатар таза заттардың фазалық ауысуларының температуралары және бұл температура нүктелерінің мәндері үнемі нақтыланып отырады. Халықаралық практикалық шкаладағы температураның өлшем бірлігі де 1К.

Қазіргі уақытта термодинамикалық шкаланың да, халықаралық практикалық температуралық шкаланың да негізгі тірек нүктесі судың үштік нүктесі болып табылады. Бұл нүкте су бір уақытта қатты, сұйық және газ тәрізді күйде бола алатын температура мен қысымның қатаң анықталған мәндеріне сәйкес келеді. Сонымен қатар, егер термодинамикалық жүйенің күйі тек температура мен қысымның мәндерімен анықталса, онда тек бір үштік нүкте болуы мүмкін. SI жүйесінде судың үштік нүктесінің температурасы 609 Па қысымда 273,16 К деп алынады.

Температуралық эталон арқылы анықталатын тірек нүктелерін көрсетуден басқа, физикалық шамамен сипатталатын дененің термодинамикалық қасиетін таңдау керек, оның өзгеруі температураның өзгеруінің белгісі немесе термометриялық белгі болып табылады. Бұл қасиет өте оңай қайталанатын болуы керек және физикалық шаманы оңай өлшеу керек. Көрсетілген физикалық шаманы өлшеу тірек нүктелеріне қатысты аралық температуралық нүктелер жиынтығын (және сәйкес температура мәндерін) алуға мүмкіндік береді.

4.1-кесте.

Фаренгейт пен Цельсий температура шкаласының қатынасы

Температураны өлшеу құралдарын толығырақ қарастырайық.

Кеңейту термометрлері.

Температураны -190-нан +500 градус Цельсийге дейін өзгертуге арналған. Кеңейту термометрлерінің жұмыс істеу принципі температураның әсерінен денелердің көлемін, демек, сызықтық өлшемдерін өзгерту қасиетіне негізделген. Кеңейту термометрлері сұйық шыны және механикалық (дилатометриялық және биметалдық) болып бөлінеді.

Сұйық шыны термометрлерде термометриялық сұйықтық ретінде сынап, этил спирті, керосин, толуол, пентан қолданылады.

Механикалық термометрлер.

Дилатометриялық термометрлердің жұмыс істеу принципі температуралық өзгерістерді олардың сызықтық кеңеюінің температуралық коэффициенттерінің айырмашылығына байланысты екі қатты дененің ұзаруы арасындағы айырмашылыққа айналдыруға негізделген. Температураны өлшеу диапазоны -30-дан + 1000 ° C-қа дейін.

Биметалдық термометрдің жұмыс істеу принципі оның сезімтал элементінде сызықтық кеңеюдің әртүрлі температуралық коэффициенттері бар екі металды қолдануға негізделген. Металл пластиналар бір-бірімен, негізінен дәнекерлеу арқылы берік жалғанған және биметалл серіппесін құрайды, ол қыздырылған кезде контактіні кеңейтеді және жабады немесе термометрдің инесін айналдырады.

Тоңазытқыш камераларында қолданылатын биметалдық электр реттегішінің шамамен диаграммасы келесідей:

Бұл суретте сұр металл көкке қарағанда кеңейеді. Температура жоғарылағанда, бұл кеңею пластина арқылы ток өтуі және компрессорды қосу үшін контактіге тиіп, пластинаның жоғары қарай иілуіне әкеледі. Пластина мен контакт арасындағы саңылау өлшемін реттеу арқылы камераның ішіндегі температураны басқаруға болады.

Биметалдық термометрлер әр түрлі болуы мүмкін. Ең кең таралған дизайнда ұзын, ширатылған биметалл жолақ ортасында бекітілген. Спиральдың екінші (сыртқы) шеті градуспен белгіленген шкала бойымен қозғалады. Мұндай термометр, сұйық (мысалы, сынапты) термометрден айырмашылығы, сыртқы қысымның өзгеруіне мүлдем сезімтал емес және механикалық тұрғыдан берік. Температураны өлшеу диапазоны -100-ден + 600 ° C-қа дейін.

Өлшеу термометрлері -160 пен +600 градус Цельсий аралығындағы температураны өлшеуге арналған.

Манометрлік термометрлердің жұмыс істеу принципі бұл заттарды қыздырғанда немесе салқындатқанда, жабық көлемде орналастырылған сұйықтықтың, газдың немесе будың қысымының өзгеруіне негізделген;

Манометр шкаласы тікелей температура бірліктерімен калибрленеді. Манометрлік термометр термометрден, иілгіш капиллярдан және манометрдің өзінен тұрады. Толтырғыш затына қарай манометрлік термометрлер газды (ТГП термометрі, ТДГ термометрі және т.б.), бу-сұйықтық (ТКП, ЖЭС термометрі) және сұйық (ТПЖ термометрі, ТДЖ термометрі және т.б.) болып бөлінеді. Манометрлік термометрлермен температураны өлшеу диапазоны -60-тан + 600 ° С-қа дейін. Өлшенетін ортаға манометрлік термометрдің термоцилиндрін салады. Шам қызған кезде қысым манометрмен өлшенетін жабық көлемнің ішіндегі қысым артады. Манометр шкаласы температура бірліктерімен разрядталған. Капилляр әдетте ішкі диаметрі миллиметрдің бір бөлігін құрайтын жез түтік болып табылады. Бұл 40 м-ге дейінгі қашықтықта шам орнатылған жерден манометрді алып тастауға мүмкіндік береді.Капилляр бүкіл ұзындығы бойынша болат таспадан жасалған қабықпен қорғалған. Өлшеу термометрлерін қауіпті аймақтарда пайдалануға болады. Өлшеу нәтижелерін 40 м-ден астам қашықтыққа беру қажет болса, манометрлік термометрлер біртұтас шығыс пневматикалық немесе электрлік сигналдары бар аралық түрлендіргіштермен жабдықталған, біз қашықтағы термометрлер деп аталатындар туралы айтып отырмыз.

Кемшілік. Манометриялық термометрлерді жобалауда ең осал болып капилляр термоцилиндрге және манометрге қосылған жерлер табылады.

Электрлік кедергі термометрлері -200-ден +650 градус Цельсий аралығындағы температураны өлшеу үшін қолданылады. RTD қарсылық термометрі әдетте металл немесе керамикалық қораптағы термометр болып табылады, оның сезгіш элементі металл сымнан немесе пленкадан жасалған және электр кедергісінің температураға белгілі тәуелділігі бар резистор болып табылады. Платинаның жоғары температуралық коэффициентіне, оның тотығу тұрақтылығына және жақсы дайындалуына байланысты термометрдің ең танымал түрі - платина қарсылық термометрі. Мыс пен никельді термометрлер жұмыс өлшеу құралдары ретінде де қолданылады. Қарсылық термометрлерінің жұмыс істеу принципі өткізгіштердің температураға байланысты электр кедергісін өзгерту қасиетіне негізделген.

Термоэлектрлік түрлендіргіштер (термопарлар) 0-ден +1800 градус Цельсийге дейінгі температураны өлшеу үшін қолданылады. Термопар - бұл өнеркәсіпте ең көне және әлі де кеңінен қолданылатын температура сенсоры. Терможұптың әрекеті алғаш рет 1822 жылы Томас Зейбек ашқан және сипаттаған әсерге негізделген. Бұл әсердің ең дұрыс анықтамасы келесідей: егер жылжымалы зарядтары бар біртекті материалдың температурасы басқа болса, потенциалдар айырмашылығы пайда болады. әрбір өлшеу контактісінде. (Егер бос зарядтары бар біртекті материалдың өлшеуіш түйіспелерінде әртүрлі температуралар болса, онда контактілер арасында потенциалдар айырмасы пайда болады). Біз үшін әдетте әдебиетте ұсынылған Зеебек эффектінің сәл басқаша анықтамасы көбірек таныс - түйіспелер арасындағы температура градиенті болған кезде бір-біріне ұқсамайтын екі өткізгіштің тұйық тізбегіндегі токтың пайда болуы. Екінші анықтама біріншіден анық шығады және термопараның жұмыс істеу принципі мен құрылғысына түсініктеме береді. Дегенмен, бұл TEMF пайда болу әсерін түйісуде емес, термоэлектродтың бүкіл ұзындығы бойынша түсінуге кілт беретін бірінші анықтама, бұл термоэлектрлік табиғаттың өзімен қойылған дәлдік шектеулерін түсіну үшін өте маңызды. TEMF термопардың ұзындығы бойынша түзілетіндіктен, термопардың көрсеткіштері максималды температура градиентінің аймағындағы термоэлектродтардың күйіне байланысты. Сондықтан терможұптарды тексеру жұмыс объектісі сияқты ортаға батыру тереңдігінде жүргізілуі керек. Термоэлектрлік біртекті еместікті қарастыру, әсіресе, негізгі металдардан жасалған жұмыс терможұптары үшін маңызды.

Артықшылықтары:

Жұмыс температурасының кең диапазоны, бұл қол жетімді ең жоғары температуралық зонд.

Термопардың түйісуі тікелей жерге тұйықталуы немесе өлшенетін объектімен тікелей жанасуы мүмкін.

Өндірістің қарапайымдылығы, сенімділігі және құрылымдық беріктігі.

Кемшіліктері:

Суық түйіспелердің температурасын бақылау қажеттілігі. Термопара негізіндегі есептегіштердің қазіргі заманғы конструкцияларында суық қосылыс блогының температурасы орнатылған термистор немесе жартылай өткізгіш датчигі және өлшенген TEMF-ке автоматты түзету арқылы өлшенеді.

Өткізгіштерде термоэлектрлік біртектіліктің пайда болуы және соның салдарынан коррозия және басқа химиялық процестер нәтижесінде қорытпа құрамының өзгеруіне байланысты калибрлеу сипаттамасының өзгеруі.

Электродтардың материалы химиялық инертті емес және егер термопардың корпусы жеткіліксіз герметикалық болса, оған агрессивті орта, атмосфера және т.б.

Ұзын термопар және ұзартқыш сымдар бар электромагниттік өрістер үшін «антенна» әсерін жасай алады.

Термоқуаттың температураға тәуелділігі негізінен сызықты емес. Бұл қайталама сигнал түрлендіргіштерін жобалауда қиындықтар туғызады.

Терможұптың жылулық инерция уақытына қатаң талаптар қойылған кезде және қызмет көрсету түйіні жерге тұйықталуы керек болса, жердің ағып кету қаупін болдырмау үшін сигнал түрлендіргіші электрлік оқшауланған болуы керек.

Терможұптардың жұмыс істеу принципі бір-біріне ұқсамайтын металдар мен қорытпалардың түйісу температурасына байланысты түйіспеде термоэлектр қозғаушы күшін қалыптастыру қасиетіне негізделген.

Радиациялық пирометрлер +100-ден 2500 градус Цельсий аралығындағы температураны өлшеу үшін қолданылады. Радиациялық пирометрлер қыздырылған денелер шығаратын энергияны өлшеу принципі бойынша жұмыс істейді, бұл денелердің температурасына байланысты өзгереді. жұмыс істеу принципі қыздырылған дененің сәулеленуінің жалпы энергиясын немесе құрамын өлшеуге негізделген. Өлшеу әдісіне байланысты мыналар ажыратылады:

Радиация,

Оптикалық,

Фотоэлектрлік және

· Түсті пирометрлер.

Радиациялық пирометрлер. Бұл пирометрлер телескоп пен қосалқы құралдың көмегімен дененің жалпы (жарық және жылу) сәулелену энергиясын өлшейді. Радиациялық пирометрдің телескопы байланыссыз температура датчигі қызметін атқарады және фокуста термопилдің жұмыс түйіндері, яғни тізбектей жалғанған бірнеше терможұптар орналасқан оптикалық жүйеден тұрады. Термопиль қыздырылған дененің бетінен бөлінетін энергияны екінші реттік құрылғымен өлшенетін термоқуатқа айналдырады. Екінші құрылғыда реттеуші құрылғы болса, радиациялық пирометр объектідегі (пеш, ванна) температураны автоматты түрде реттеуге мүмкіндік береді.

Оптикалық пирометрлер. Бұл пирометрлер жарықтандыру пирометрлері деп те аталады, пештер мен ванналардағы температураны мезгіл-мезгіл бақылау үшін қолданылады. Олардың көмегімен температура спектрдің көрінетін аймағындағы дененің монохроматикалық жарықтығымен (сәулелену қарқындылығымен) оны стандартты пирометриялық шамның жіпшесінің жарықтығымен салыстыру арқылы өлшенеді. Жіптік токты өзгерту арқылы оның жарықтығы өлшенген дененің жарықтығына дейін жеткізіледі, ал жіп оның фонында жоғалады, өйткені дене мен жіптің температурасы бірдей.

Фотоэлектрлік пирометрлер. Фотоэлектрлік пирометрлер қыздырылған қатты заттардың температурасын 600-ден 2000 ° C-қа дейінгі диапазонда өлшеу үшін қолданылады. Олар әсіресе жылдам жүретін процестердің температурасын өлшеу үшін сәтті қолданылады.

Фотоэлектрлік пирометрдің жұмыс істеу принципі фотоэлектрлік элементтердің эмиттерден фотоэлементке берілетін жарық ағынының қарқындылығына пропорционал фотоэлектрлік токты тудыру қасиетіне негізделген. Жарық ағынының қарқындылығы өз кезегінде эмитенттің өлшенген температурасына пропорционал болғандықтан, қыздырылған денелердің температурасын фотоэлементтердің көмегімен өлшеуге болады.

Пирометрдегі негізгі датчик фотоэлемент 9 орналасқан көздеу басы болып табылады.

Басын температурасы өлшенетін эмитенттен 3 жарық ағыны объектив линза 4 арқылы фотоэлементке бағытталатындай етіп орналастырады. Жарық ағынының жолында фотоэлементтің алдында тек белгілі бір толқын ұзындығының сәулелерін өткізетін кассета 7 және қызыл фильтр 8 орнатылған. Кассетаның екі тесігі бар: біреуі арқылы жарық ағыны эмитенттен, ал екіншісі арқылы - қыздыру шамынан 2 өтеді.

Кассета алдында электромагниттік вибратор 6 орналасқан, ол ысырманың көмегімен кезектесіп, оны беретін ток жиілігі 50 Гц, кассета саңылауларын ашады, нәтижесінде жарық ағындары кезектесіп түседі. фотоэлемент көзден, содан кейін қыздыру шамынан.

Қыздыру шамының жарық ағыны оның жіпі арқылы өтетін токқа ғана тәуелді шама болып табылады. Эмитенттен шығатын жарық ағыны қыздыру шамының жарық ағынымен салыстырылады. Осының нәтижесінде электронды күшейткішке 11 айнымалы кернеу беріледі, оның мәні қыздыру шамы мен эмитенттің жарық ағынының айырмашылығына байланысты.

Бұл кернеу алдымен көру бастиектерінде орналасқан күшейткіште, содан кейін 14 қуат блогында күшейтіледі.

Қондырғының шығыс сатысы қыздыру шамымен жүктеледі, ол арқылы тұрақты ток өтеді, егер қыздыру шамының жарық ағыны эмитенттің жарық ағынынан аз болса, өседі және керісінше.

Осылайша, жүйе шам арқылы өтетін токтың мәнін жарық шығарғыш пен қыздыру шамының ағындарының теңдігін қамтамасыз ететін мәнге дейін үздіксіз арттырады.

Қыздыру шамының ток күшін өлшеу арқылы эмитенттің температурасын анықтауға болады. Ток күші шамдар тізбегіндегі шунтқа қосылған жоғары жылдамдықты электронды потенциометрмен 12 өлшенеді, эмитентке басын дұрыс бағыттау окуляр 10 және рефлектор 5 арқылы жүзеге асырылады. Құрылғыда оқшаулағыш трансформатор 13, кернеу тұрақтандырғышы 15, желіден қуат беруге арналған қысқыштар 16.

Мұнда сипатталған пирометрді эмитенттен 1 м немесе одан да көп қашықтықта орнатуға болады. Радиатордың ең аз рұқсат етілген диаметрі әрқашан осы қашықтықтың 1/20 бөлігінен сәл артық болуы керек. Осы типтегі, бірақ арнайы мақсаттары бар пирометрлерді стандартты көру көрсеткіші бар пирометрлерге қарағанда температураны және кішірек объектілерді өлшеу үшін пайдалануға болады.

Түс пирометрлері. Бұл пирометрлер температураны спектрдің көрінетін бөлігінің қызыл және көк-жасыл бөліктерінің толқын ұзындығының екі диапазоны үшін денеден түсетін монохроматикалық сәулелену қарқындылығының қатынасы арқылы өлшейді. Бұл қатынас абсолютті қара және сұр денелер үшін ақиқатпен сәйкес келетін түс температурасы деп аталатын температураны сипаттайды. Тұрмыстық түсті пирометрлерде қызыл-көк қатынасы әдісі қолданылады. Монохроматикалық жарықтықтың екеуін де өлшеу үшін өлшенетін сигналдардың жалпы күшейту арнасы бар бір сәуле детекторы (фотоэлемент немесе фоторезистор) пайдаланылады.

Түсті пирометрия әдісінің температураны өлшеудің басқа байланыссыз оптикалық әдістерінен артықшылығы - өлшеу объектісі ретінде қара дененің болуы міндетті емес. Сонымен қатар, сәулеленудің әсері, беткі рельефтердің өзгеруі, пирометрден қашықтығы, өлшеу объектісі мен пирометр (торлар, шынылар, диафрагмалар, призмалар және т.б.) арасында орналасқан сәулелену энергиясының таңдамалы емес жұтқыштары алынып тасталады.

Түс пирометрлерінің типтік мысалдары CEP - 3M және CEP - 4 болып табылады.

Құрылғының жиынтығы үш блоктан тұрады: датчик, күшейткіш және шешім қабылдау тізбегі, индикатор немесе жазу құрылғысын қамтитын электроникалық блок.

Құрылғының жұмыс істеу принципі спектрдің қызыл және көк бөліктеріндегі спектрлік жарықтық қатынасының логарифмін автоматты түрде өлшеуге негізделген. Есептеу құрылғысы жарықтық қатынасының логарифмін автоматты түрде орындайды. Жарықтықтың спектрлік қатынасының логарифмі түс температурасының кері шамасына пропорционал.

Өлшенген сәулелену фотоэлементке құрылғының оптикалық жүйесі арқылы және синхронды қозғалтқышпен айналатын обтуратор арқылы түседі. Обтуратор қызыл және көк жарық сүзгілерімен жабылған саңылаулары бар диск түрінде жасалған, осылайша диск айналғанда фотоэлемент кезекпен қызыл немесе көк энергетикалық жарықтылыққа соғады. Қызыл және көк спектрлік энергияның жарықтығына пропорционал фототок импульстері күшейтіліп, өлшеу жүйесінің кірісіне беріледі. Фотоэлемент термостатталған. Бұл құрылғылардың барлығы құрылғының басына орнатылған. Күшейтілген ток өлшем бірлігіне беріледі, онда тиісті түрлендірулерден кейін сигнал сызықтық шкала алуға мүмкіндік беретін электрондық логарифмдік жүйеге түседі.

Сенсор басы сонымен қатар қуат жарықтығы деңгейін, индикаторлар мен басқару элементтерін қолмен және автоматты түрде реттеуге арналған құрылғыларды қамтиды. Ашық заттардың температурасын өлшеу кезінде көру аймағынан шаң мен түтінді кетіру үшін объектив бөшкесінде киілетін сорғышқа сығылған ауа беріледі. Температураны өлшеу диапазоны 1400-2800 ° C. Құрылғыда 200-400 ° C аралығы бар 3-тен 5-ке дейінгі ішкі диапазондар бар. Құрылғының көрсеткіштері осы ішкі диапазон үшін калибрлеу графигі арқылы Цельсий градусына түрлендіріледі. Құрылғы анықтамалық температура шамдары арқылы калибрленеді. 2000 ° C түс температурасын өлшеудегі шектеу қатесі ± 30 ° C құрайды.

Бихроматикалық түсті пирометрия әдісінде реттеуге арналған сигнал екі спектрлік сәулеленудің айырмашылығымен анықталады.

Түс температурасын басқарудың бұл әдісі жарықтандыру коэффициентін өлшеу үшін кез келген тізбектің немесе коэффициентметрдің қажеттілігін болдырмайды. Бұл принципті RED-1 пирометрі пайдаланады, оның бір фотоэлементтері бар және жарық сүзгілері бар айналмалы дискіні пайдалана отырып, уақыт бойынша сәйкес спектрлік сәулеленуге пропорционал сигналдарды бөледі.

Температураны өлшейтін аспаптар

КІРІСПЕ

Қазіргі уақытта ең жаңа технологияларды енгізуді талап ететін үздіксіз дамып келе жатқан постиндустриалды қоғам аясында стандарттау, сертификаттау және сапаны басқару саласындағы мамандар ерекше сұранысқа ие. Бұл осы бейіндегі мамандардың бұйымдардың сипаттамаларын анықтау әдістері мен құралдарын білуі, объектінің талаптарға сәйкестігін тиімді растаудың негізгі құралы ретінде аспаптық бақылау әдістерін жақсы білуімен байланысты.

Қазіргі уақытта барлық өндіріс орындарында жылу шамаларын өлшеу қажеттілігі туындады. Сонымен қатар, өндіріс сапасының көрсеткіштерін бақылаудың негізгі параметрлері көбінесе температураға тәуелді және температура өрістерінің функциясы ретінде көрсетілуі мүмкін, сондықтан бұл жағдайларда температураны өлшеу қажетті бақылау шарты болып табылады.

Температура - дененің қызу дәрежесін сипаттайтын физикалық шама. Заттың барлық дерлік технологиялық процестері мен әртүрлі қасиеттері температураға байланысты.

Масса, ұзындық, т.б. сияқты физикалық шамалардан айырмашылығы, температура экстенсивті (параметрлік) емес, интенсивті (активті) шама болып табылады. Егер біртекті дене екіге бөлінсе, оның массасы да екіге бөлінеді. Температура интенсивті шама бола отырып, мұндай аддитивтік қасиетке ие емес, яғни жылулық тепе-теңдіктегі жүйе үшін жүйенің кез келген бөлігінде бірдей температура болады. Сондықтан экстенсивті шамалардың эталондары жасалғандай температуралық эталон жасау мүмкін емес.

1. ТЕМПЕРАТУРА ЖӘНЕ ТЕМПЕРАТУРА ШАЗАЛАРЫ

Температура ұғымы адамның түйсіктерінен, қоршаған денелер қаншалықты қызады немесе керісінше салқындатылады. Ғылым мен техниканың температураны сандық анықтауға қойылатын талаптарының нәтижесінде ғана температура туралы нақтырақ түсінік қалыптасты. Максвелл анықтамасы бойынша дененің температурасы оның басқа денелерге жылу беру қабілеті тұрғысынан қарастырылатын оның жылулық күйі. Екінші жағынан, температураны дененің қызу дәрежесі ретінде анықтауға болады. 16 ғасырда пайда болған температураны өлшеуге арналған алғашқы құрылғылар температураны ерекше физикалық шама ретінде ажыратуға мүмкіндік берді, оның мәні дененің кез келген қасиетінің температураға тәуелділігімен, яғни шкала бойынша анықталады. осы мүліктің. Температураны өлшеу аймағы осылай пайда болды, ол кейінірек термометрия деп аталды.

Термометрия- температураны өлшеу әдістері мен құралдарын, термодинамикалық және практикалық температуралық шкалаларды және эталондарды құру әдістерінің теориялық негіздерін және осы негізде жасалған үлгілік температураны өлшеу құралдарын зерттейтін техникалық физика бөлімі.

Температура- кез келген дененің немесе заттың молекулаларының жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшемін сандық түрде сипаттайтын физикалық шама. Егер екі денені әр түрлі температурада жанастырса, жылырақ дене (температурасы жоғары) суытады, ал аз қыздырылған дене қызады. Денелердің жылу алмасу процесі және температураларының өзгеруі олардың температуралары тең болғанша, яғни жылулық немесе термодинамикалық тепе-теңдік орнағанша жалғасады.

Заттардың физикалық қасиеттерінің температуралық тәуелділіктері температураны өлшеу және температура шкаласын құру әдістерінің негізі ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Температура шкаласыБұл термометриялық параметр (қасиет) мен температура арасындағы байланысты анықтайтын таңдалған заңға сәйкес құрылған тізбекті температура мәндерінің тізбегі.

Температура шкаласын құру үшін екі негізгі нүкте таңдалады т 1 және т 2, оларға ерікті температура мәндері тағайындалады. Осы нүктелер арасындағы интервал ( т 2 – т 1) температура шкаласының негізгі диапазоны деп аталады. Негізгі интервалды бөлу Нтең бөліктер, шкаланың бөліну бағасын, басқаша айтқанда, температура бірлігінің өлшемін белгілеңіз.

Температура арасындағы сызықтық байланысты алу тжәне физикалық (термометриялық) қасиеті Е, сіз масштабтың теңдеуін таба аласыз:

DIV_ADBLOCK25 ">

Ранкин шкаласы- абсолютті нөлден басы бар температура шкаласы және температура бірлігінің өлшемі - Рэнкин дәрежесі (° Rn) Фаренгейт (° F) температура бірлігінің өлшеміне тең: l ° Rn = l ° F.

Температуралар арасындағы байланыс Т Rn және т F мыналар: т F = Т Rn 459,67.

Реумур шкаласы(1736) екі тірек нүктесі бар сынапты термометрге негізделген: мұздың балқу температурасы (0 ° R) және судың қайнау температурасы (80 ° R). Бұл нүктелер арасындағы интервал 80 тең температуралық бөлікті құрайды, ал температура бірлігінің өлшемі - Реаумур дәрежесі көрсетілген интервалдың 1/80 бөлігіне тең.

Цельсий(1742) екі тірек нүктесі бар сынапты термометрге негізделген: мұздың балқу температурасы (0 ° C) және судың қайнау температурасы (100 ° C), олардың арасындағы интервал температураның 100 тең бөлігі және өлшемі температура бірлігі - Цельсий градусы көрсетілген интервалдың 1/100 бөлігін құрайды.

2. ТЕМПЕРАТУРАНЫ ӨЛШЕУ ӘДІСТЕРІ

1968 жылғы Халықаралық температура шкаласына сәйкес базалық температура термодинамикалық температура болып табылады, оның өлшем бірлігі Кельвин (К) болып табылады. Іс жүзінде Цельсий температурасы жиі қолданылады. Цельсий температурасы мен термодинамикалық температура арасында мынадай байланыс бар: t, C = T, K - 273,15.

Температураны өлшеу әдісіне сәйкес әдістерді контактілі және байланыссыз деп бөлуге болады.

Байланысты өлшеу әдістері жанаспайтын әдістерге қарағанда қарапайым және дәлірек. Бірақ температураны өлшеу үшін өлшенетін ортамен және денемен тікелей байланыс қажет. Осының нәтижесінде бір жағынан өлшеу орнындағы орта температурасының бұрмалануы, ал екінші жағынан сезімтал элемент пен өлшенетін ортаның температурасы арасындағы сәйкессіздік болуы мүмкін.

Контактілерді өлшеу әдістерін жүзеге асыру үшін кеңейту термометрлері (шыны, сұйық, калибрлі, биметалдық және дилатометрлік), кедергі термопары (өткізгіш және жартылай өткізгіш) және термоэлектрлік түрлендіргіштер қолданылады.

Сериялық шығарылатын термометрлер мен термоконвертерлер - 260-тан 2200 ºС-қа дейінгі температура диапазонын және қысқа уақыт ішінде 2500 ºС-ті қамтиды.

Байланыссыз өлшеу әдістері ортаның және дененің температурасына әсер етпейді. Бірақ екінші жағынан, олар күрделірек және олардың әдістемелік қателері байланыс әдістеріне қарағанда әлдеқайда үлкен.

Байланыссыз температураны өлшеуді пирометрлер (квазимонохроматикалық, спектрлік қатынас және жалпы сәулелену), тепловизорлар жүргізеді.

Байланыссыз температураны өлшеу құралдары 01.01.01ºС температура диапазонында сериялық түрде шығарылады.

3. БАЙЛАНЫСТЫ ӨЛШЕУ ТЕМПЕРАТУРА

Температураны контакт әдісімен өлшеу үшін термометрлер қолданылады.

Температураны контактілі әдіспен өлшеуге арналған термометрлер: сұйықтың (сұйықтың) немесе қатты дененің (дилатометриялық және биметалдық) термиялық кеңею принципін пайдаланатын кеңейту термометрлері; жабық жылу жүйесіндегі газ немесе сұйық булардың температурасы мен қысымы арасындағы қатынасты пайдаланатын манометрлік термометрлер; температурадан металдардың электрлік кедергісінің өзгеруін пайдалана отырып, кедергінің термиялық түрлендіргіштері (термометрлері); термоэлектрлік термометрлер (терможұптар), екі түрлі өткізгіштерден терможұп (ыстық түйісу) арқылы жасалған термо-ЭҚК және термопараның бос ұштары мен түйісу арасындағы температура айырмашылығы арасындағы қатынасты пайдаланады.

Техникалық сұйық термометрлер термометриялық сұйықтығы бар резервуардан және оған қосылған капиллярлық түтіктен тұрады. Капиллярдың артында ° C шкала орналасқан. Құрылғының корпусы шыныдан жасалған. Температура өзгерген кезде құрылғының ішіндегі сұйықтықтың көлемі өзгереді, нәтижесінде капиллярдағы сұйықтық бағанасы температураның өзгеруіне пропорционалды түрде көтеріледі немесе төмендейді.

Кеңейту термометрлерінде термометриялық сұйықтық ретінде мыналар қолданылады:

Температура -30 ° C-тан + 600 ° C-қа дейін өзгерген кезде сынап;

Температура -80 ° C-тан + 80 ° C-қа дейін өзгерген кезде алкоголь;

Температура -80 ° C-тан + 100 ° C-қа дейін өзгерген кезде толуол;

Температура 0 ° C-тан + 300 ° C-қа дейін өзгергенде керосин немесе басқа органикалық сұйықтықтар.

Күріш. 1. Техникалық сұйықтық термометрін орнату: 1 - қорғаныс гильзасы; 2 - толтырғыш; 3 - термометр

Орнатудың қарапайымдылығы үшін термометрлер түзу және бұрыштық (90 °, 120 ° және 135 ° бұрышпен) жасалады. Шыны термометрлерді орнату және оларды зақымданудан қорғау үшін металл жақтаулар қолданылады. Металл жақтауда термометрдің инерттілігі артады. Кешігу уақытын қысқарту үшін қорғаныс жақтауы мен тіреуіш арасындағы саңылау техникалық маймен (өлшеу температурасы 150 ° C дейін), мыс үгінділерімен (150 ° C-тан 650 ° C-қа дейінгі температурада) толтырылады. Дилатометриялық термометрлердің жұмыс принципі өлшенген температураны сызықтық кеңеюдің әртүрлі жылулық коэффициенттері бар материалдардан жасалған екі өзекшенің ұзаруының абсолютті мәндерінің айырмашылығына түрлендіруге негізделген. Олар дабыл және температураны бақылау құрылғыларында қолданылады. Биметалдық термометрлердің жұмысы температура өзгерген кезде биметалдық таспаның деформациясына негізделген. Биметалл таспа тегіс немесе бұрандалы спираль түрінде бүгілген, оның бір ұшы қозғалыссыз бекітілген, ал екіншісі - көрсеткі осінде. Жебенің айналу бұрышы спиральдың бұралу бұрышына тең, ол температураның өзгеруіне пропорционалды. Аспаптың дәлдік класы 1%, 1,5%.

Өлшеу термометрлері

Манометрлік термометрлердің жұмыс істеу принципі жабық көлемдегі жұмыс затының қысымының температураға тәуелділігіне негізделген. Жылу жүйесіндегі жұмыс затының агрегаттық күйіне сәйкес манометрлік термометрлер газ, сұйық және конденсациялық (бу-сұйықтық) термометрлер болып бөлінеді.

Оларды -150-ден + 6000С-қа дейінгі диапазондағы температураны өлшеу үшін пайдалануға болады. Өлшеу диапазоны жұмыс ортасының қасиеттерімен анықталады. Арнайы толтырылған термометрлерді 100 ... 10000С диапазонында қолдануға болады.

Күріш. 2 Манометриялық термометрдің диаграммасы

Манометрлік термометрдің жылу жүйесі (2-сурет) термиялық колбадан 1, капиллярдан 2, жалпақ құбырлы серіппеден 3. Жылу жүйесі көрсетілген тұйық жүйеде жұмыс істейтін затпен толтырылған. Шам қоршаған ортаға орналастырылады, оның температурасы өлшенеді. Қыздырылған кезде жұмысшы зат кеңейеді және жүйе жабық болғандықтан, оның ішіндегі қысым артады. Нәтижесінде тегіс серіппе дөңгелек профильді қабылдауға бейім және ол түзетіледі, ал бос ұшы қозғалады. Штанга 5 арқылы қозғалыс тісті дөңгелекпен 7 түйісетін тісті секторға 6 беріледі. Көрсеткіш жебе 8 доңғалақ осіне орнатылған, ол шкаламен 9 бірге құрылғының оқу құрылғысын құрайды.

Қарсы әрекет ету сәтін жасау үшін 10 беріледі, оның бір ұшы тісті доңғалаққа, ал екіншісі құрылғының жақтауына бекітілген. Құрылғының көрсеткіштеріне қоршаған орта температурасының әсері биметалдық немесе инварлық компенсатор 4 арқылы өтеледі.

Термиялық шар- агрессивті орталарға төзімді жезден немесе арнайы болаттан жасалған цилиндр. Шамның диаметрі 5 ... 30 мм, ұзындығы 60 ... 500 мм.

Капиллярлық- ішкі диаметрі 0,1 ... 0,5 мм мыс немесе болат түтік. Капиллярдың ұзындығы эксплуатациялық талаптарға байланысты бірнеше сантиметрден 60 м-ге дейін жетеді.Мыс капиллярларының монтаждау және пайдалану кезінде механикалық зақымданудан қорғайтын болат серіппелі қорғаныс қабығы бар.

Пирометрлер мен тепловизорлардың контактілі температура датчиктерінен артықшылығы да, кейбір кемшіліктері де бар - көрсеткіштердің өлшенетін объектіге дейінгі қашықтыққа, өлшенетін беттің шағылыстыру қасиеттеріне, өлшенетін аймақтың сәулеленуіне тәуелділігі. пирометрдің көру өрісіне тікелей кірмейтін объект. Өлшеу әдісін таңдау үшін сіз барлық артықшылықтар мен кемшіліктерді бағалауыңыз керек.

Бүгінгі таңда әртүрлі қолданбаларға арналған портативті қолдық және стационарлық пирометрлердің үлкен таңдауы, сондай-ақ қолжетімді тепловизорлар бар.

Портативті пирометрлер -30°С-тан 3000°С-қа дейінгі диапазондағы температураны өлшенген мәннің 0,75%-ға дейінгі қателігімен өлшейді, 100-ге дейін температура мәнін сақтай алады, өлшеу деректерін цифрлық шығыс арқылы дербес компьютерге жібереді.

Стационарлық пирометрлер өлшенетін шаманың 0,3% қателігімен -40 ° C-тан 3000 ° C-қа дейінгі температураны өлшейді, 300-ге дейін оптикалық ажыратымдылыққа ие: 1, жауап беру уақыты 1 мс дейін, шығыс сигналдары J / K / E / N термопары / T / R / S, 0-5 В, 4-20 мА, RS-485 немесе RS-232 интерфейстері, механикалық реле.

Температураның келесі техникалық сипаттамалары бар:

Салқындатылмаған микроболометриялық массив 160 x 120 ұяшық;

Өлшенетін температура диапазоны 0 ° C-тан 250 ° C-қа дейін;

Спектрлік диапазон 7-14 микрон;

Әртүрлі жұмыс жағдайлары үшін кескін жарықтығының үш деңгейі бар СКД дисплей;

Оптикалық рұқсат 90: 1, өлшеу объектісіне дейінгі ең аз қашықтық 60 см;

Лазерлік көздеу – түсіру аймағының ортасының көрсеткіші;

100 сурет пен деректерге дейін жад;

Зарядтаусыз үздіксіз жұмыс уақыты – 5 сағат;

USB порты арқылы дербес компьютермен байланыс.

Бұл құралдардың барлығы өнеркәсіптік температураны өлшеу қиындықтарына жауап беру үшін арнайы әзірленген және калибрленген. Қазіргі уақытта температураны өлшеудің контактісіз әдісі электр энергетикасында кеңінен сұранысқа ие. Ол кернеулі электр жабдықтарын диагностикалау үшін, энергетикалық жабдыққа қызмет көрсету үшін қолданылады. Пирометрлер мен тепловизорлардың көмегімен электр қозғалтқыштарының, трансформаторлардың корпустарының, шиналық корпустардың, электр қосалқы станцияларының жабдықтарының температурасын жылдам және қауіпсіз бақылауға, жоғары вольтты кабель желілерінің құрғақ учаскелерін анықтауға, электр оқшаулағыштарының температурасын бақылауға болады. Тұрғын үй-коммуналдық шаруашылықта пирометрлер мен тепловизорларды пайдалана отырып, ауа беру және қабылдау құбырларының температурасын бақылайды, жылу магистралінің температурасын өлшейді, жылу ағып кету орындарын анықтайды, шатырды тексереді. Температураны өлшеудің контактісіз әдісі өлшеу уақытын қысқартуға және персоналды қорғауға, өлшеу құралының қызмет ету мерзімін ұзартуға және өлшенетін температура диапазонын кеңейтуге мүмкіндік береді. Температураны бақылаудың контактісіз әдісінің арзандығы, оның тиімділігі мен қолжетімділігі кез келген кәсіпорында дерлік пирометрлер мен тепловизорларды қолдануға мүмкіндік береді.

Жұмыс істеудің қарапайымдылығына, өлшенетін температуралардың кең диапазонына, қысқа жауап беру уақытына, объектімен байланысудың қажеті жоқтығына, олардың функционалдығына, байланыссыз температураны өлшейтін аспаптар жалғыз мүмкін болатын өлшеу құралы болып табылатын жерде ғана емес, сонымен қатар кең көлемде қолданылады. бірте-бірте контакт температурасы датчиктерін ауыстыра бастайды. ...

ҚОРЫТЫНДЫ

Температура технологиялық процестерді автоматты басқару жүйелерімен бақыланатын негізгі параметрлердің бірі болып табылады.

Өздеріңіз білетіндей, өлшеу, сынау және бақылау операциялары процестің белгіленген талаптарға сәйкестігін бағалауда және болашақта сапаны басқаруда негізгі болып табылады. Бір немесе басқа өлшеу операциясын қолдану ерекшеліктері орындалатын жұмыстың ерекшелігімен анықталады.

Бұл жұмыста жылу процесін жүзеге асыруда қолданылатын өлшеулер мен бақылаудың негізгі түрлері қарастырылады. Тәжірибеде жиі қолданылатын өлшеу құралдары мен әдістеріне назар аударылады:

Температураны өлшеу құралдары мен әдістері.

Термометрлердің әртүрлі түрлері ұсынылған, термоэлектрлік түрлендіргіштердің, сонымен қатар кедергі түрлендіргіштерінің жұмыс істеу принципі мен қолдану ерекшеліктері зерттеледі.

Сонымен қатар, байланыссыз температураны өлшейтін құрылғыларға назар аударылады.

Пирометрлер мен тепловизорлардың жұмыс істеу принципі, сонымен қатар қолданудың негізгі бағыттары қарастырылады.

Құрылымды, жұмыс істеу принципін, оларды қосу ерекшеліктерін білу сапаны аспаптық бақылауда өлшеу мәселелерін негізді шешуге көмектеседі.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Клюев, бақылау және диагностика: анықтамалық / ред. ... - 3-ші басылым, Аян. және қосыңыз. - М .: Машиностроения, 2005 .-- 656 б.

2. Бақылау-өлшеу аспаптары мен құралдары: оқу құралы /,. - М .: «Академия» баспа орталығы, 2006. - 464 б.

3. Пономарев және термофизикалық өлшемдердің практикалық аспектілері: монография. 2 кітапта. /,. - Тамбов: Тамб. күй техника. ун-т, 2006. - Кітап. 1. - 208 б.

4. Профос, П. Өнеркәсіптегі өлшемдер: анықтамалық. 3 кн. Кітап. 2. Өлшеу әдістері мен жабдықтар / П.Профос; пер. онымен бірге. - М .: Металлургия, 1990 .-- 384 б.

5. Раннев, және өлшеу құралдары: ЖОО-ға арналған оқулық /,. - 3-ші басылым, өшірілген. - М .: «Академия» баспа орталығы, 2006. - 336 б.

6. Харт, Х. Өлшеу технологиясына кіріспе / Х.Харт; пер. онымен бірге. - М .: Мир, 1999 .-- 391 б.