Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра ІВТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторної роботи №2

з курсу :

«Аналогові та цифрові засоби вимірювання»

на тему

«Ознайомлення з Методикою Вимірювання Температури за допомогою Лабораторного Комплексу Фірми "Мікрол"»

Прохоренко С.В.

Львів — 2012 р.

Мета роботи полягає у тому, щоб

• ознайомленні з методикою вимірювання температури за допомогою лабораторного комплексу фірми "Мікрол";

• створенні устави для вимірювання температури блоку термовирівнювання та шахти евтектичного репера температури.

• опануванні методики метрологічної перевірки термопар за допомогою лабораторного комплексу Мікрол у реперах температури з робочою речовиною – евтектикою металів.

1.Основні теоретичні відомості.

1.1.1.Поняття температури.

Температура (від лат. temperatura — належне змішування, нормальний стан) — фізична величина, яка окреслює здатність макроскопічної системи (тіла), що знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, до теплопередачі. Температура - це досить важлива характеристика термодинамічної системи. Вона визначає ступінь нагрітості тіл і є мірою інтенсивності теплового руху. Вимірювання температури можна здійснювати різними способами, використовуючи такі фізичні вища як температурне розширення тіл, зміна провідності і магнітних властивостей залежності від температури та ін. У цій лабораторній роботі використовується сенсор на основі ефекту Томсона, тобто термопара. Застосування саме такого сенсора зумовлено його метрологічною надійністю, малою похибкою вимірювань, простотою та низькою ціною, що дає можливість застосування його у промислових установках.

1.1.2.Метрологічна перевірка термопар у реперах температури з робочою речовиною – евтектикою металів.

Представлене дослідження проводиться у межах поставленого завдання з опрацювання відтворюваних реперних точок температури (РтТ) з використанням у якості робочої речовини – металічного стопу евтектичної концентрації.

Термін «Евтектика» етимологічно походить від грецького « Eutektos » —« легкотопний », що цілковито відповідає дійсності. Евтектики являють собою систему взаємодіючих кристалічних фаз міжатомна взаємодія котрих зумовлена значними змінами у стані і властивостях граничного шару фаз на поверхнях розділу зерен. Напружений стан міжфазної субстанції є одним з найбільш переконливих аргументів низькотемпературного ізотермічного топлення евтектик.

З огляду на зростаючий рівень критичності Останнім часом, з огляду на більш критичні умов роботи, значної ваги набирає і нестабільність характеристик різного типу термоперетворювачів. В зв'язку з цим суттєвою стає можливість (в разі необхідності) проведення метрологічної перевірки термоперетворювачів, у процесі вимірювання параметрів контролю стратегічно важливих виробничих процесів. Особливо важливою така перевірка є на автономних (мобільних) об'єктах, зокрема, - енергетичної, ядерної та, особливо, космічної техніки.

Для реалізації поставленого завдання було сформовано та розвернуто цілістну систему наукових спекуляцій та досліджень, складовим компонентом котрої була апробація мобільного комплексу РтТ.

Найбільш поширеними як у виробництві, так і у сфері послуг є вимірювання розміру, ваги та температури. Проте методи і засоби вимірювання цих величин відрізняються принципово. Перших дві величини є аддитивними і тому для їх визначення достатніми є наявність еталону та міри/ засобу. Температура є неаддитивною величиною і ця обставина суттєво ускладнює способи її визначення. Будучи мірою внутрішньої енергії системи, температура визначається лише опосередковано, - вимірюванням закономірно залежних від неї фізичних величин — густини, електричного опору, термо‑е.р.с. та інших. При цьому використовуються відповідні сенсори, котрі приводяться у безпосередній контакт з досліджуваним середовищем. Зрозуміло, що в процесі експлуатації, особливо в критичних умовах, відбувається деградація структури і зумовлена цим нестабільність термометричної характеристики сенсора. У випадку використання безконтактних методів вимірювання температури джерела похибок будуть дещо іншими., проте також пов`язаними з особливостями об'єкта вимірювання. Тому лише наявність та належне використання температурної термодинамічної шкали, незалежної від типу термометричної речовини, заснованої на законах термодинаміки, забезпечує достатню точність теплових вимірювань. Чинною на сьогоднішній день практичною реалізацією термодинамічної шкали є Міжнародна температурна шкала 1990р. (МТШ‑90), котра базується на використанні добре відтворюваних реперних точок температури (РтТ)(thermometric fixed points) .

Традиційно реперні точки температури розглядаються як константи, що являють собою значення температур термодинамічної рівноваги фазових переходів (ФП) тверде тіло – рідина або тверде тіло-газ. Вище нуля Цельсія робочою речовиною усіх реперів температури є високочисті метали, а використовувані фазові переходи — їх кристалізація чи топлення.

Постулюється, що ступінь невідтворюваності фазових переходів визначається ступенем забруднення (як початковим, так і набутим у процесі експлуатації). Методика реалізації реперних точок, викладена у документах, супроводжуючих МТШ‑90 [1₁], недостатньо однозначна, що зумовлює їх неєдність у різних метрологічних центрах.

Останім часом значної важливості набуло біль щільне заповнення Шкали. Тобто використання евтектик у якості функціональних матеріалів РтТ, що відтворюють T_Eut=T_melt.Eut ‑ температуру евтектичного фазового пере­­тво­рен­ня топлення температурних реперів. Використання явища ізотермічного топлення евтектичних стопів полягає у тому, що таких стопів, технологічно придатних до відтворення реперних температур, - незрівнянно більше, ніж чистих металів. Це дасть можливість як завгодно щільно заповнити температурну шкалу. Останнє є безперечно актуальним в умовах інтенсифікації та зростаючих вимог до прецизійності виробничих процесів.

Гарантом успішності апробації (у межах лабораторної роботи) мало бути надійне відтворення процесу фазового переходу ФП (топлення) — тобто відтворення температурного плато топлення, зумовлене формуванням відповідної просторової структури тих евтектичних стопів, що використовуються як робочі речовини репера.

2. ПРАКТИЧНІ ВКАЗІВКИ

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ УСТАВИ,

послідовність виконання роботи та написання звіту

Обладнання, матеріали, інструмент, вимірювальна апаратура

Експериментальні устави сконструйовано та виготовлено на кафедрі Інформаційно-вимірювальні технології Національного університету „Львівська політехніка“.