22 Сурет - Электрлік кедергінің манганиндік манометрі.

Электрлік кедергілі манометрдің сезімталдық элементінің басқа түрі, оқшаулаушы негізге жапсырылған, диаметрі 0,02—0,05 мм жіңішке манганинді сымнан дайындалады. Сезімтал элементтің өзі, деформацияға түсетін бөлшектің бетіне жапсырылады. Бұл жағдайда аспап тензометр деп аталады. Ол күшті немесе оған пропорционал манганинді сымның кедергісін өзгертетін, көпірлі сұлба көмегімен өлшенетін деформацияны түрлендіреді. Сұлбаның бір иығына өлшеуші тензометр, ал аралық иығына — компенсациялық тензометр қосылады. Соңғысы деформацияға түспейді, ал қоршаған ортаның ғана температуралық ауытқуының орынын басу үшін қызмет атқарады. Негізгі қателіктер ұ2 % аспайды. Сыйымдылықты манометрлер Сыйымдылықты манометрдің Әрекет ету принципі, өлшенетін қысымның әсерінен оның пластиналары арасындағы ара қашықтықтың өзгеруі кезінде жалпақ конденсатордың сыйымдылығының өзгеруіне негізделген. Жалпақ конденсатор үшін сыйымдылық С тең: C=εS/δ (44) мұндағы ε — конденсатор пластиналары арасында ортаның диэлектрлік өтімділігі; S — бір пластинаның ауданы; δ — конденсатор пластиналары арасындағы қашықтық. Қысымның жоғарылауы кезінде δ шамасы төмендейді және сыйымдылық гиперболалық заңға сәйкес өзгереді. Ең үлкен сезімталдық δ бастапқы аз шамалары кезінде алынады. Манометрдің көрсеткішіне температура едәуір әсер етеді. Пьезоэлектрлік манометрлер Қысымның жоғары жиілікті ауытқуын пьезоэлектрлік эффект қолданылатын манометрлер көмегімен өлшеуге болады, бұл механикалық күштің әсерінен кейбір кристалдық заттардың бүйірлерінде электр зарядының пайда болуымен қорытындыланады. Пьезоэффект құбылысы кварц, турмалин, сегнетті тұз, барий титанаты кристалдарына және кейбір басқа материалдарға қасиетті. Егер пьезоэлектрлік кристалдан төрт бұрышты пластинаны кесіп алып, оны кристалдың оптикалық және электрлік осьтеріне перпендикуляр бағытта сығатын болса, онда пластинкаға қосылған металдық обкладкаларда электр заряды qx пайда болады: qx=kFx (45) немесе qx= kPxSх (46) мұндағы k— пьезоэлектрлік тұрақты; Рх және Fx — ауданы Sx кристалл бүйіріне әсер етуші қысым мен күш. Теңдеуден, заряд шамасының әсер етуші қысымға Рх тура пропорционалды екенін көреміз. Пьезоэлектрлік тұрақтысы k = 2, 1х10 -11 Кл/кгс және 500 оС дейінгі температураға тәуелсіз кварц кристалдары кеңінен

қолданылады. Одан өзге, кварц кристалдары басқа кристалдармен салыстырғанда жоғары механикалық беріктілікке ие болады. Пьезоэлектрлік манометрдің сұлбасы 23 суретте келтірілген.

23 Сурет - Пьезоэлектрлік манометрдің сұлбасы.

Сыртқы корпус 1 үстіненде астынанда цилиндрлік қақпақтармен 2 және 3 жабылған; төменгі қақпақ өлшеу объектісімен жалғастырылуыға арналған бұрандалы ниппельді болады. Корпустың төменгі бөлігінде нығыздағыш 5 орнықтырылған, мембрана 4 орналасқан. Өлшеу осциллограф көмегімен жүргізіледі; өлшеу қателігі 1,5—2 % аспайды. Пьезоэлектрлік манометрдің артықшылығы оның толық дерлік инерциялықсыздығы, өйткені кристалдардағы электрлік зарядтар күш түсу кезеңімен бірден пайда болады. Сондықтан пьезоэлектрлік манометрлер жылдам өзгеретін қысымдарды өлшеу кезінде өте қажетті, мысалы жарылыс реакциялары және т.б. кезінде. Ионизациялық манометрлер Бұл аспаптар 133,3х10 -4 дан 133,3х10 -10 Па дейінгі вакуумды өлшеуге арналған. Мұндай манометрлердің әрекеті газ молекуласының қыздырылған катодтан немесе а-бөлшек сәулеленуінен шығарылатын электрондар ағынымен иондалуына негізделген. Ионизациялаушы манометр, қыздырылған катодты, өзінің құрылымы бойынша тура қыздырылатын үшэлектродты шамға ұқсас. Шыны немесе металдық баллонда вольфрам жібі (катод), тор және анод (коллектор) болады. Катодтан ұшып шығатын электрондар өзінің жолында, газ қысымына тәуелді, көп немесе аз молекулалар санын иондайды. Иондар коллекторға түседі және анодты ток пен газ қысымының шамасына пропорционал ток Ik тудырады: Ik=kIaP (47) мұндағы Iа — анодтық ток, А; Р—газ қысымы, Па; k — түрлендіргіштің геометриялық мөлшері мен газ құрамына тәуелді пропорционалдық коэффициенті.

Өлшеу жүргізу кезінде эмиссия тогі тұрақты болуы қажет. Иондық токты анықтай отырып, вакуумдық жүйедегі газ қысымын анықтауға болады. Сиреудің жоғары дәрежесі кезінде (10-8 Па дейін) иондық ток, мысалы ВИ типті иондаушы вакуумметрдің, өте төмен (2х10-7—2х10-3 А) және тікелей өлшене алмайды. Сондықтан токты өлшеудің жанама әдісі қолданылады Термиялық манометрлер. 10 -1 ден 130 Па дейінгі қысымды өлшеу үшін термиялық манометрлер қолданылады. Олардың әрекеті, осындай сиреу кезіндегі молекулалардың еркін өту ұзындығы жүйенің геометриялық мөлшерлерімен өлшемдес болуына негізделген, жәнеде газдардың жылу өткізгіштігі төмендейді. Термиялық манометр, бақыланатын қысым орналасқан ыдыстағы қыздырғыштан және температура өлшегіштен тұрады. Температураны өлшегіш ретінде терможұптар мен электрлік кедергілі термометрлер қолданылады. Вакуумның артуы кезінде жүйеде газдың жылу өткізгіштігі төмендейді, термиялық манометрдегі қыздырғыш температурасы артады және соған сәйкес терможұптың т. э. д. с. өседі. Аспаптың сипаттамасы сызықтыға жақын. Өлшеу қателігі жеткілікті жоғары: ұ40—60 % диапазонда 130—26 Па және ұ100 % диапазонда 26—10 -1 Па

№ 12 дәріс. Көрсеткіш шыны мен қалытқылы деңгей өлшегіштер. Өндірістік агрегаттардағы материалдар деңгейін бақылау және автоматты реттеу технологиялық процестердегі материал ағымдарын басқаруға және өнімдердің саны мен шығынын есептеуге мүмкіндік береді. Сұйықтар деңгейін өлшеуге арналған ең қарапайым аспап – ол көрсеткішті шыны мен қалытқылы деңгей өлшеуіш. Көрсетуші шыны байланыстырылған ыдыстар принципінде жұмыс істейді. Көрсетуші шыныдағы сұйық деңгейінің жағдайы бойынша оның өлшеу объектісіндегі деңгейінің өзгеруі анықталады. Көрсетуші шыны 3 МПа дейінгі қысымға және 300 °С дейінгі температураға есептелінген. Олар байланыстыруға және үрлеуге арналған вентильдермен қамтамасыздандырылады. Қалытқылы деңгей өлшеуіштер сұйық деңгейін өлшеуге қолданылады. Сезімтал элемент ретінде, деңгейдің өзгерісімен бірге тік бойлықта қозғалатын қалытқы қызмет атқарады. Оның тартқыштар немесе арқандар жүйесі көмегімен орын ауыстыруы деңгейді өлшеу мен жазу үшін қосалқы аспапқа беріледі. 24 суретте тұйықталған ыдыстағы қысымды сұйықтың деңгейін өлшеуге арналған қалытқылы деңгей өлшеуіштің сұлбасы көрсетілген. Қалытқы 3 өлшеу объектісімен 1 байланысқан қосалқы ыдыста 2 сұйық бетінде жүзеді. Құбырша 7 көмегімен қалытқы шыны ыдыспен 4 байланысқан, онда аунақша 6 арқылы тасталған арқанға бекітілген көрсеткіш 5 қозғалады. Көрсеткішті шыны құбырша газбен толтырылған. Шыны құбыршада белгіленген шкаладағы көрсеткіш жағдайы бойынша сұйық деңгейін анықтайды.

24 сурет. Тұйықталған ыдыстар үшін қалытқылы деңгей өлшеуіш.

25 суретте УБ-П типті буйкалы пневматикалық деңгей өлшеуіштің сұлбасы келтірілген, ол 0,02—0,1 МПа стандартты пневматикалық сигналдан жұмыс істейтін екіншілікті аспаптармен кешенді қолданылады. Сезімтал элементі болып буйка табылады — ол ауыспалы бататын цилиндрлік қалытқы. Буйканың бастапқы массасы жүкпен 2 теңестіріледі. Деңгей өлшеуіштің Әрекет ету принципі пневматикалық күштік компенсацияға негізделген. Сұйық деңгейінің өзгерісі буйкамен пропорционал күшке түрленеді, ол кері байланыс сильфонындағы 3 қуаттың пневмокүшімен ауаның шығатын қысымының күшімен автоматты түрде теңеседі. Пневмокүшті түрлендіргішке өлшеуші блок әсер ететін күш, берілісті механизмнің 4 рычагты жүйесінің қозғалысын тудыратын кезең тудырады. Сопло — ысырма жүйесі кері байланыс сильфонына пневмокүшейткіштен түсетін қысымды басқарады. УБ-П сериялы аспаптар деңгейді өлшеудің 0,02 ден 16 м дейінгі жоғарғы шектерінде, 1,0 және 1,5 дәлдік класты шығарылады. Пневмотрасса бойынша шығатын сигналдың берілуінің шекті қашықтығы 300 м тең. Сонымен қатар, УБ-Э электрлік буйкалы деңгей өлшегіштер де шығарылады, олар УБ-П аспабына ұқсас 0-5, 0-20 мА шығыс сигналымен және өлшеудің жоғарғы шектерімен бірегейлендірілген.

25 сурет. УБ-П типті буйкалы деңгей өлшеуіштің сұлбасы Гидростатикалық деңгей өлшеуіштер. Бұл аспаптарда деңгейді өлшеу сұйық бағанасымен туатын Н қысымды өлшеу Р арқылы жүргізіледі: Р=Нρg (48) мұндағы ρ сұйық тығыздығы, кг/м3; g – еркін түсу үдеуі, м/с2. Гидростатикалық деңгей өлшеуіштер ауамен немесе газбен (пьезометриялық деңгей өлшеуіш) үздіксіз үрлеумен және сұйық бағанасының тікелей өлшенуімен дайындалады. Пьезометриялық деңгей өлшеуіштерде (26, а сурет) ауа ыдыстың тереңдігіне түсірілген құбыр 1 арқылы үрленеді, соған салыстырмалы деңгей Н өлшенеді. Құбыршаның жоғарғы ұшына екіншілікті аспап 2 (манометр) жалғастырылады, ол құбыршадағы ауа қысымын өлшейді, демек, сұйықтың статикалық арынын. Сығылған ауа құбыршаға вентиль 6, сүзгі 5, қысым жетегі 4 және инелі вентильді 7 ротаметр арқылы беріледі. Ауа шығыны ротаметр 8 көмегімен орнықтырылады, құбыршаның тереңдікке максимал батуы кезінде ол 0,6—2 нл/мин тең болуы керек. Қоректені қысымы манометрмен 3 бақыланады. Манометрмен өлшенетін гидростатикалық қысым Р келесі қатынас арқылы деңгеймен байланысты (48), осыдан Н=P/ρg (49) Пьезометрлік деңгей өлшеуіштер агрессивті сұйықтарда да қолданыла алады. Олардың кемшіліктері – аспап көрсеткішінің деңгейі өлшенетін сұйықтың тығыздығына тәуелділігі, демек температураға тәуелділігі. Гидростатикалық деңгей өлшегіштердің дифференциалдық манометрлермен біріге жұмыс атқаруы қысым құламасын өлшеуге негізделген, ол резервуардағы және теңестіруші ыдыстағы сұйық бағанасының биіктігі айырмасымен шартталады. Дифференциалдық манометрмен 9 ашық ыдыста 13 деңгейді өлшеу сұлбасы 26, 6 суретінде кескінделген. Теңестіруші ыдыс 11 резервуардағы сұйықтың ең төменгі деңгейі биіктігіне орнықтырылады. Қолдануға ыңғайлы болуы үшін жүйе ағатын 10 және жабатын 12 вентилдермен жабдықталады.

а 26 сурет - Гидростатикалық деңгей өлшеуіштер сұлбасы

Барлық дифференциалдық манометрлер аз көлемді болатындықтан, теңестіруші ыдыстағы сұйықтың көтерілу биіктігі d = 0 есептеуге болады және қысым құламасы ΔР өлшенетін сұйықтың бағанасы биіктігімен орын ауыстыра алады Н, яғни ΔР=Нρg (50) немесе Н=ΔP/ρg (51) мұндағы ρ— резервуардағы сұйықтың тығыздығы, кг/м3. Электрлік деңгей өлшеуіштер Бұл аспаптарда сұйық деңгейі электрлік сигналға түрленеді. Электрлік деңгей өлшеуіштер сыйымдылықты және омдық болып бөлінеді. Сыйымдылықты деңгей өлшеуіштердің әрекеті тұздардың, қышқылдардың және сілтілердің сулы ерітінділерінің диэлектрлік өтімділігінің ауаның диэлектрлік өтімділігінен айырмашылығына негізделген. Бұл аспаптарда сезімталды элемент болып, сыйымдылығы сұйық деңгейіне тәуелді болатын конденсатор табылады. Бұл кезде сезімталды элементтің ерітіндімен толтырылу дәрежесі өзгереді немесе бір немесе екі

электродтардың бату тереңдігі өзгереді. Сыйымдылықты деңгей өлшеуіштер цилиндрлік және жалпақ болып бөлінеді. Цилиндрлік сыйымдылықты деңгей өлшеуіш (27, а сурет) екі коаксиалды орналасқан құбырдан тұрады, ал жалпақ (27, б сурет) — екі немесе бірнеше паралель пластиналардан тұрады, олардың арасында деңгейі һ сұйық жайғасады. Сигнал беру үшін және электр өткізгіш сұйықтар деңгейін берілген шекте ұстау үшін қолданылатын омдық деңгей өлшеуіштердің Әрекет ету принципі осы сұйыққа орналастырылған электродтар арасындағы кедергілердің өзгерісіне негізделген. Жәнеде сұйықтың деңгейіне тәуелді электродтар мен ыдыс қабырғасының арасындағы кедергі немесе екі электрод арасындағы кедергі өлшенеді. Мұндай деңгей өлшеуіштер өткізгіштігі 2х10-3 См жоғары сұйықтар үшін қолданыла алады. Аспап құрамына электродтар мен деңгейі бақыланатын сұйық арасындағы тізбекке енетін электромагнитті реле кіреді. Ультрадыбысты деңгей өлшеуіштер. Бұл аспаптардың Әрекет ету принципі сұйық-газ (ауа) бөліну шекарасындағы ультрадыбысты толқындардың шағылуына немесе сигналдық саңылаудағы онда орналасқан ортаға –бақыланатын сұйық немесе ауа- ультрадыбыстың өту коэффициентіне тәуелділігіне негізделген.