Температураны өлшеудің әдістері, техникалық құралдары және жүйелері.

Т е м п е р а т у р а (латын тілінен temperatura – қалыпты күйі) жүйенің термодинамикалық тепе теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама және көпшілік технологиялық процестердін басты, негізгі параметрі болып табылатын. Физикалық шама ретінде температура бір қатар принципиальді ерекшеліктерімен сипатталынады, әртүрлі, бейнелі лшеу әдістер мен техникалық құралдарын қолдауын талап ететін.

Температураны өлшеу үшін әртүрлі шартты температуралық шкалалар қолданады, ішінде ең кең таралаған жүзградустық Цельсия шкаласы. Осы шкала бойынша негізгі (реперлі) нүктелері ретінде мұздын балқу нүктесі (0ºС) және судын қайнау нүктесі (100ºС) қабылданды, қалыпты атмосфералық қысымында. Негізгі температуралық интервалдын жүзден бір бөлігін құрайтын температура бірлігін г р а д у с деп атайды (латын тілінен gradus – адым, саты).

Температураны өлшеуге түйісу әдісі салынған термометрлерді үш негізгі топқа бөлуге болады:

1) кеңейту термометрлері;

2) термоэлектрлі термометрлер немесе терможұптар;

3) кедергінің электрлі термометрлері.

Негізіне түйісусіз әдіс салынған термометрлер п и р о м е т р лер деп аталады және ашық, р а д и а ц и ялық және түстілерге бөлінеді.

Сұйық термометрлер. Кеңейтудің сұйық термометрлермен температураны өлшеу материалдағы қабықша мен сұйықтың көлемдік кеңеюінің коэффициенттері айырмашылығына негізделген.

Манометрілік термометрлер. Манометрлік термометрлердің әрекет принципі тұйық герметикалық терможүйеде температурадан жұмыс затының (термометрлік) қысымы өзгеруіне негізделген. Жұмыс затына байланысты бұл термометрлер газды, сұйықты,сынапты және конденсациялық-бусұйықты (ТДГ, ТПГ, ТДЖ, ТПЖ, ТКП түріндегі және т.б.) бөлінеді. Дилатометрлік термометрлер. Әрекеті қатты денелердің жылулық кеңеюіне негізделген термометрлер, дилатометриялық деп аталады. Олар екі негізгі түрде дайындалады: өзекшелі және биметалды. Терможұптар.Термоэлектрлі термометрлермен температураны өлшеудің негізіне екі немесе бірнеше түрлі өткізгіштен тұратын тұйық тізбекте егер тым болмағанда екі жалғанған жерде (қосылық) әртүрлі температураға дейін қыздырылған болса, әртүрлі электр тоқ пайда болатын термоэлектрлік эффектісі салынған

Температураны өлшеуге арналған аспаптарды эксплуатациялау және құрылғылау ерекшеліктері.

Т е м п е р а т у р а (латын тілінен temperatura – қалыпты күйі) жүйенің термодинамикалық тепе теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама және көпшілік технологиялық процестердін басты, негізгі параметрі болып табылады.

Температураны өлшеу үшін әртүрлі шартты температуралық шкалалар қолданады, ішінде ең кең таралаған жүзградустық Цельсия шкаласы. Осы шкала бойынша негізгі (реперлі) нүктелері ретінде мұздын балқу нүктесі (0ºС) және судын қайнау нүктесі (100ºС) қабылданды, қалыпты атмосфералық қысымында. Негізгі температуралық интервалдын жүзден бір бөлігін құрайтын температура бірлігін г р а д у с деп атайды (латын тілінен gradus – адым, саты).

Қазіргі кездегі температураны өлшейтін әдістер мен құралдар температура өзгерген жағдайындағы заттарда болатын физикалық құбылыстарына негізделініп жіктелінеді. Осы құбылыстардын мәні сәйкес өлшеу құралдын әрекет ету қағидасын анықтайды..

Температураны өлшеуге түйісу әдісі салынған термометрлерді үш негізгі топқа бөлуге болады:

1) кеңейту термометрлері;

2) термоэлектрлі термометрлер немесе терможұптар;

3) кедергінің электрлі термометрлері.

Негізіне түйісусіз әдіс салынған термометрлер п и р о м е т р лер деп аталады және ашық, р а д и а ц и ялық және түстілерге бөлінеді.

Сұйық термометрлер. Кеңейтудің сұйық термометрлермен температураны өлшеу материалдағы қабықша мен сұйықтың көлемдік кеңеюінің коэффициенттері айырмашылығына негізделген. Манометрілік термометрлер. Манометрлік термометрлердің әрекет принципі тұйық герметикалық терможүйеде температурадан жұмыс затының (термометрлік) қысымы өзгеруіне негізделген. Жұмыс затына байланысты бұл термометрлер газды, сұйықты,сынапты және конденсациялық-бусұйықты (ТДГ, ТПГ, ТДЖ, ТПЖ, ТКП түріндегі және т.б.) бөлінеді.

Дилатометрлік термометрлер. Әрекеті қатты денелердің жылулық кеңеюіне негізделген термометрлер, дилатометриялық деп аталады. Олар екі негізгі түрде дайындалады: өзекшелі және биметалды.

Өзекшелі дилатометриялық термометрдің әрекет принципі (сур.) түтіктер мен өзекшелерді қыздыру кезінде олардың сызықтық кеңею коэффициенттерінің әртүрлі болуы салдарынан ұзарудың әртүрлігін пайдалануға негізделген. Биметаллды дилатометрлік термометр түрлі металдардан тұратын бүкіл ұзындығы бойымен пісірілген екі тілімшеден тұратын серіппе (немесе тегіс) түрінде сезімтал элементке ие болады. Ішкі тілімше, сыртқымен салыстырғанда сызықты кеңеюдің үлкен коэффициентіне ие болады, сондықтандақыздыру кезінде мұндай серіппе бұралады.

Терможұптар.Термоэлектрлі термометрлермен температураны өлшеудің негізіне екі немесе бірнеше түрлі өткізгіштен тұратын тұйық тізбекте егер тым болмағанда екі жалғанған жерде (қосылық) әртүрлі температураға дейін қыздырылған болса, әртүрлі электр тоқ пайда болатын термоэлектрлік эффектісі салынған. Терможұп тізбегі термоэлектродтардан тұрады, t₀ температураға ие болатын қосылық, суық немесе бос деп аталады. Бір қосылықтың температурасын, мысалға, t₀=const, функцияналдық тәуелділікті аламыз

Е₁₂(tt₀)=f(t),

яғни температураны өлшеу термопжұптың т.э.қ.к. өлшеуге әкеледі.

Таңдаудың нәтижесінде қазіргі уақытта стандартты терможұптар ретінде қолдануға келесі термоэлектродты материалдардан бес түрі қолданыладыды (МСТ 6616-61 НК – СА, ТХА ,ТХК, ТПП ,ТПР 30/6), алғашқысы оң электрод деп аталады.

кедергі термометрлерімен (КТ) температураны өлшеу өткізгіштер мен жартылай өткізгіштердің температураның өзгеруіне байланысты өздерінің электр кедергілерін өзгерту қасиеттеріне негізделген. Өткізгіштердің (металдардың) температуралық коэффициенті оң, яғни температураның өсуімен олардыңкедергісі үлкейеді, ал жартылай өткізгіштерде - теріс, олардың кедергісі - азаяды.

Терможұптар.Термоэлектрлі термометрлермен температураны өлшеудің негізіне екі немесе бірнеше түрлі өткізгіштен тұратын тұйық тізбекте егер тым болмағанда екі жалғанған жерде (қосылық) әртүрлі температураға дейін қыздырылған болса, әртүрлі электр тоқ пайда болатын термоэлектрлік эффектісі салынған. Терможұп тізбегі термоэлектродтардан тұрады, t₀ температураға ие болатын қосылық, суық немесе бос деп аталады. Термоэлектрлік эффект металдарда бос электрондардың болуымен түсіндірілуі мүмкін, олардың саны әртүрлі металдарда бірлік көлемінде әртүрлі. t температураға ие болатын қосылықта металдан электрондар кері бағытпен салыстырғанда металға көп мөлшерде диффузияланады.Сондықтанда бір металл оң, ал екінші металл – теріс зарядталады. Бір қосылықтың температурасын, мысалға, t₀=const, функцияналдық тәуелділікті аламыз

Е₁₂(tt₀)=f(t),

яғни температураны өлшеу термопжұптың т.э.қ.к. өлшеуге әкеледі.

Бір бірімен қосылған екі немесе бірнеше терможұп термобатареяны құрайды.

Егер үлкен т.э.қ.к. алу қажет болса (төмен температураларды өлшеу кезінде), терможұптар кезектесіп жалғанады; бірнеше нүктеде температураны өлшеу қажет болса терможұптар жалғанады; егер температураның әртүрлігін өлшеу қажет болса, онда терможұптар қарсы жалғанады. Мұндай терможұп дифференциалды деп аталады.

Таңдаудың нәтижесінде қазіргі уақытта стандартты терможұптар ретінде қолдануға келесі термоэлектродты материалдардан бес түрі қолданыладыды (МСТ 6616-61 НК – СА, ТХА ,ТХК, ТПП ,ТПР 30/6), алғашқысы оң электрод деп аталады.

Өлшеудің сенімділігі мен ұзақтығын қамтамасыз ету үшін терможұптардың конструкциясы келесі талаптарға жауап беруі тиіс:

ұзақ пайдалану кезінде термоэлектродтардың механикалық беріктігінің сақталуы;

берік қосылықты және жұмысшы қосылықта термоэлетродтардың жақсы электр түйісуін қамтамасыз ету;

бір біріне қатысты және қорғаушы қабырғадан ұзын бойынан термоэлектродтардың жақсы электр оқшаулануы болуы;

термоэлектродтардың ластанудан және бақыланушы ортаның бұзушы әсерінен жақсы қорғаудың болуы.

Т.э.қ.к. өлшеу үшін терможұптармен бірге кешенде екіншілік аспаптар жұмыс істейді: милливольтметрлер мен потенциометрлер.

ФФФ

Физико-химиялық қасиеттерді анықтауға арналған аспаптар.

Түрлі физика-химиялық қасиеттерді сипаттайтын өлшенетін орталардың көп түрлігі, сонымен қатар өнеркәсіппен метрологиялық сипаттамалар мен шығынды өлшеудің сенімділігіне қойылатын түрлі талаптар өлшеудің түрлі принциптері мен әдістеріне негізделген шығынды өлшеу құралдарын жасауға әкелді. Заттың мөлшері оның массасымен немесе көлемімен анықталады және тиісінше массаның - кг, т бірлігінде– немесе көлем бірлігінде – м³, л өлшенеді. Заттың мөлшерін өлшейтін құрал кейбір уақыт аралығында (ауысымда, тәулікте, айда және т.с.с.) есептеуіш деп аталады.

Заттың шығыны деп уақыт бірлігіндегі берілген технологиялық қима арқылы өтетін заттың мөлшерін айтады, шығынды өлшеу құралы болып расходомерлер табылады. Өнеркәсіпте ең көп қолданылатын расходомерлер, әрекет принципі бойынша келесі негізге топтарға бөлінеді:

1) тұрақты қимадағы - диафрагмамен, сопламен және т.с.с. тарылатын қондырғылармен - өткізгіш құбырда жасалатын қысымның асқынуы бойынша шығынды өлшейтін гидравликалық кедергісінің расходомерлер;

2) тұрақты асқынудың гидравликалық кедергісінің расходомерлер;

3) индукциялық расходомерлер;

4) тығыздығы өлшеу процесінде өлшенетін заттың жаппай шығынын өлшеу үшін қолданылатын инерционды расходомерлер.

Заттың көлемдік шығынын өлшеуіш ретінде жылдамдықтағы есептеуішті пайдалану кезінде әдетте, электрлі тахогенератор қолданылады. Бұл генератордың роторы жылдамдықтағы есептеуіштің турбина осінен ауналуды, ал индукциялануды екіншілік аспаптың ЭҚК статорында өлшенеді.

Жылдамдықтағы есептеуіштердің елеулі қателігі сұйықтың тұтқырлы өлшенуінен көрсеткіштің тәуелділігі табылады. Көлемдік есептеуіштер мен расходомерлердің әрекет принципі өлшенетін заттың тұрақты көлемдік өлшемін мерзімді немесе үздіксіз есептеуде бекітіледі.

Сұйық заттардың ең көп таралған көлемдік есептеуіштері болып доғалы қырықаяқты есептеуіштер табылады.

ШШШ

Шығынды және деңгейді өлшеу аспаптары және әдістері. Түрлі физика-химиялық қасиеттерді сипаттайтын өлшенетін орталардың көп түрлігі, сонымен қатар өнеркәсіппен метрологиялық сипаттамалар мен шығынды өлшеудің сенімділігіне қойылатын түрлі талаптар өлшеудің түрлі принциптері мен әдістеріне негізделген шығынды өлшеу құралдарын жасауға әкелді. Заттың мөлшері оның массасымен немесе көлемімен анықталады және тиісінше массаның - кг, т бірлігінде– немесе көлем бірлігінде – м³, л өлшенеді. Заттың мөлшерін өлшейтін құрал кейбір уақыт аралығында (ауысымда, тәулікте, айда және т.с.с.) есептеуіш деп аталады.

Заттың шығыны деп уақыт бірлігіндегі берілген технологиялық қима арқылы өтетін заттың мөлшерін айтады, шығынды өлшеу құралы болып расходомерлер табылады. Өнеркәсіпте ең көп қолданылатын расходомерлер, әрекет принципі бойынша келесі негізге топтарға бөлінеді:

1) тұрақты қимадағы - диафрагмамен, сопламен және т.с.с. тарылатын қондырғылармен - өткізгіш құбырда жасалатын қысымның асқынуы бойынша шығынды өлшейтін гидравликалық кедергісінің расходомерлер;

2) тұрақты асқынудың гидравликалық кедергісінің расходомерлер;

3) индукциялық расходомерлер;

4) тығыздығы өлшеу процесінде өлшенетін заттың жаппай шығынын өлшеу үшін қолданылатын инерционды расходомерлер.

Заттың көлемдік шығынын өлшеуіш ретінде жылдамдықтағы есептеуішті пайдалану кезінде әдетте, электрлі тахогенератор қолданылады. Бұл генератордың роторы жылдамдықтағы есептеуіштің турбина осінен ауналуды, ал индукциялануды екіншілік аспаптың ЭҚК статорында өлшенеді.

Жылдамдықтағы есептеуіштердің елеулі қателігі сұйықтың тұтқырлы өлшенуінен көрсеткіштің тәуелділігі табылады. Көлемдік есептеуіштер мен расходомерлердің әрекет принципі өлшенетін заттың тұрақты көлемдік өлшемін мерзімді немесе үздіксіз есептеуде бекітіледі.

Сұйық заттардың ең көп таралған көлемдік есептеуіштері болып доғалы қырықаяқты есептеуіштер табылады.