10.1 Сур. Өзекті дилатометр

Биметалды термометрлер деп бір-бірімен тұтас дәнекерленген, сызықтық температуралық ұлғаю коэффициенті әртүрлі болатын екі әртүрлі металл пластинкадан, мысалы болат пен инвардан (10.2-сурет) жасалған өлшеуішқұралдарын айтады. Қыздырғанда биметалл пластинка деформацияланып, сызықтық температураның ұлғаю коэффициенті кішірек

10.2 Сур. Биметалды термометр

металл жағына (инварға) қарай иіледі. Биметалды термометр өлшеу қателігі % болатын -100 С-тан 600 С-қа дейінгі температураны өлшеуге арналған.

Манометрлік термометрлер.

Жұмыс істеу принципі тұйық герметикалық терможүйеде жұмыстық термометрлік заттың қысымы мен температурасы арасындағы тәуелділікке негізделген. Жұмыстық термометрлік заттың түріне қарай, манометрлік термометрлер газды, сұйықты және конденсациялы болып бөлінеді. Осы термометрлердің көмегімен -60 С-тан 600 С-қа дейінгі температура өлшенеді. Дәлділік класы .

Газды манометрлік термометрлер -60 ^оС-тан 600^оС-қа дейінгі температураны өлшеуге арналған.

Сұйық манометрлік термометрлерде жұмыстық зат ретінде сынап (-30^оС-тан 600^оС-қа дейін) не ксилол (-40^оС-тан 200^оС-қа дейін) қолданылады.

Сұйық манометрлік термометрлердің шкаласы бірқалыпты болады және -150^оС-тан 300^оС-қа дейінгі температураны өлшеуге арналған.

Конденсатты манометрлік термометрлер.

Жұмыстық зат ретінде R₂₂хладон, пропиллен, ацетон, метил хлориді т.б. пайдаланылады. Термометрлердің термобаллонының бөлігі (әдетте, көлемінің 70-75%) конденсатпен толтырылып, оның жоғарғы жағында, яғни конденсат үстіндегікапилляр мен манометрлік түтікте пайдаланылатын жұмыстық заттың қаныққан буы болады. Мұндай аспаптармен -50^оС-тан 300^оС-қа дейінгі температураны өлшеуге болады.

Температура түрлендіргіштері.

Кірістік электр шамаларының түріне қарай электр жылулық элементтер термокедергі және термопара болып бөлінеді. Термокедергі деп, қасиеті температураға тәуелді металдан немесе жартылыай өткізгіштен жасалған кедергіні айтады. Металл термокедергі таза мыс, темір, никель және платина секілді металлдардан әзірленеді. Жартылай өткізгіштерден металдардың айырмашылығы олардың кедергісі температура артқан сайын кеми түседі. Жартылай өткізгіштердің термокедергілерінің сезімталдығы металл термокедергілерге қарағанда айтарлықтай жоғары. Себебі металл үшін температуралық коэффициент шамамен _э=(4...6)10^-3 болса, жартылай өткізгіш үшін =-40 10^-3 және одан да жоғары болады, яғни 6...10 есе үлкен.

Сәуле пирометрлері.

Сәуле пирометрлері немесе пирометрлер деп дене температурасын олардың жылулық сәуле шығаруы бойынша анықтайтын өлшеу құралдарын айтады. Дененің жылулық сәуле шығару қасиеттерін пайдаланып дененің температурасын өлшеу тәсілі, абсолют қара дененің, яғни өзіне келетін барлық сәулелік энергияны түгелдей жұтатын дененің сәуле шығару заңдарына негізделген. Сәулелік энергия қызған денеден ұзындығы әр түрлі толқындар түрінде тарайды.

Пирометрлер әрекет принципі бойынша жарықтылық (оптикалық), радияциялық (толық сәуле шығару) және түрлі-түсті (спектрлік қатынас) болып бөлінеді.

Жарықтылық пирометрлер.

Бұлардың жұмыс істеу принципі зерттелетін дененің монохромат сәулесінің жарықтылығын пирометрлік шаманың қыздыру қылының жарықтылығымен салыстыруға негізделген. Бұлар спектрдің көрінетін аймағындағы қызған дененің температурасын өлшеуге (700^оС-тан 800^оС-қа дейін) арналған.

Радияциялық пирометрлер.

Бұл пирометрдің жұмыс істеу принципі дененің толық энергетикалық жарықтылығын (спектрдің көрінетін әрі көрінбейтін бөлігі) температураға тәуелділігіне негізделген. Олар 400^оС-тан 3500^оС-қа дейінгі температураны өлшеуге арналған.

ҚЫСЫМ ӨЛШЕУГЕ АРНАЛҒАН АСПАПТАР

Қысым деп дене бетінің қандай да бір бөлігіне бағыт бойынша, осы бетке перпендикуляр, әсер ететін күш қарқындылығын сипаттайтын шаманы айтады. Қысымның абсолюттік, артық және вакумметрлік түрлері бар.

Абсолюттік қысым деп сұйықтың, газдың не будың қысымдарын айтады. Абсолюттік қысым келесі формуламен анықталады:

Р_абс=Р_арт+Р_атм, (10.1)

мұндағы Р_арт-артық қысым, Па; Р_атм-атмосфералық қысым, Па.

Артық қысым деп атмосфералық қысым мәніне сәйкес шартты нөлден бастап есептелетін қысымды айтады:

Р_арт=Р_абс-Р_атм, (10.2)

Вакуумметрлік қысым (сиретілу, вакуум) атмосфералық және абсолюттік қысымдардың айырымына тең:

Р_вак=Р_атм-Р_абс. (10.3)

Халықаралық бірліктер жүйесі бойынша қысымның өлшем бірлігі Па (паскаль) [1 Па=1 Н/м²] . Паскаль- біркелкі орналасқан 1м² беткі ауданға түсетін 1Н күш.

Қысымды өлшейтін аспаптар әрекет принципі мен өлшейтін қысымның түріне қарай жіктеледі.

Әрекет принципі бойынша қысым өлшеуге мынандай аспаптардың түрлері қарастырылады: сұйықтық, бұл өлшенетін қысым мен сұйық бағанының гидростатикалық қысымын теңгеру принципіне негізделген; деформациялық (серпімді сезгіш элементтерді), мұнда қысымды серпімді сезгіш элемент деформациясының шамасы бойынша немесе сезгіш элемент тудыратын күш бойынша өлшейді.

Ал өлшейтін қысым түріне қарай аспаптар келесі түрге жіктеледі: барометрлер-атмосфералық қысымды өлшеу үшін; манометрлер-артық қысымды өлшеу үшін; вакуумметрлер-сиретілуді өлшеу үшін; мановакуумметрлер-артық және вакуумметрлік қысымды өлшеу үшін; арын өлшеуіш (напорометр)-шамалы артық қысымды өлшеу үшін; тартым (тягомер) өлшеуіш-шамалы сиретілуді өлшеу үшін; дифференциал манометрлер немесе дифманометрлер-қысым құламасын (перепад) өлшеу үшін. Сондай ақ қысым түрлнедіргіштері кеңінен қолданылады, олар пневмокүштік, электрокүштік және жиіліктік-күштік болып бөлінеді.

Сұйықтық аспаптар.

Сұйықтық аспаптар сынап, су немесе спирт толтырылған, өлшенетін параметрлерін санайтын шкаласы (2) бар иілген U тәріздес шыны түтік (1) түрінде болады. Аспаптың әрекет принципі өлшенетін қысымды сұйық бағанасының гидростатикалық қысымымен теңестіруге негізделген. Сұйық аспаптардың дәлдігі барынша жоғары әрі құрылысы қарапайым.

Қысым құламасын өлшеуге арналған дифференциал манометр қоңыраулы, сақиналы, қалытқылы болып келеді. Мысал ретінде қалытқылы дифференциал манометрдің принциптік схемасын қарастырайық.

Деформациялы аспаптар.

Қысымды немесе сиретілуді өлшеу әрі автоматты реттеу үшін деформациялық аспаптар, яғни серпімді сезгіш элементтері бар аспаптар кеңінен қолданылады.

Сиретілу және қысым түрлендіргіштері.

Қысым түрлендіргіштерінің үш түрі бар: пневмокүштік, электрокүштік, жиіліктік-күштік.

Аспаптар негізгі екі элементтен тұрады: өлшеу блогынан және өлшеу блогының рычагын шығыстық стандарт сигналына- пневмо, электрлік және жиіліктік, алмастыру түрлендіргішінен. Мұндай түрлендіргіштер автоматты бақылау жүйесінің және қысымды реттеу жұмыстары үшін қолданылады.

Пневмокүштік түрлендіргіштің жұмыс принципі келесідей. Өлшеу блогындағы 8 өлшенетін қысым Р күшіне түрленеді, ол кері байланыстың 7 сильфон күші арқылы теңгеріледі. Қысым өзгерген кезде рычагтың 1 және заслонканың 4 алмасуы жүреді. Сонда сопло 5 және заслонка 4 бұл алмасуды қысымы 137 кПа (1,4 кгс/см²) ауаға түрлендіреді,ал күшейткіштің шығыс сигналының қысымы 19,6-98 кПа (0,2-1 кгс/см²) шегінде өзгереді.

Ерітінділердің концентрациясын өлшеу

Тоқыма өндірісінде қолданылатын ерітінділер (қышқылдар, сілтілер, ағартқыш заттектер, бояғыштар және т.б.) өздерінің қасиеттерінің алуан түрлілігімен ерекшеленеді, сондықтан олардың концентрациясын бақылау үшін әртүрлі өлшеу әдістеріне негізделген концентрация түрлендіргіштері қолданылады.

Кондуктометриялық түрлендіргіштер электролиттердің әлсіз су ерітінділерінің концентрациясын өлшеу үшін қолданылады. Олардың жұмыс істеу принципі электролиттің су ерітіндісінің үлестік электр өткізгіштігінің χ оның концентрациясының тәуелділігіне негізделген

мұндағы η – ерітіндінің эквиваленттік концентрациясы, моль/м3; α – электролит молекулаларының диссоциациялану дәрежесі; F – Фарадей тұрақты шамасы (Кл/моль); u₀ v₀ – градиенті 1 В/м құрайтын электр өрісінде сәйкесінше аниондар мен катиондардың шекті қозғалу жылдамдықтары, м/с; v – аниондар мен катиондардың қозғалғыштығы (u=u₀F, v=v₀F).

Н+ сутегі мен ОН гидроксиді иондарының қозғалмалылығы ең жоғары болғандықтан, ерітіндінің құрамында белгілі-бір мөлшерде тұздар (содалар, натрий сульфаты және т.б.) бар болған жағдайда қышқылдар мен сілтілердің концентрациясын бақылау мүмкіндігі туындайды. Диссоциация дәрежесі α мен иондардың қозғалмалылығы ерітіндінің температурасына байланысты, демек, ерітіндінің үлестік электр өткізгіштігі сондай-ақ оның температурасына да байланысты

мұндағы β –электр өткізгіштігінің температуралық коэффициенті (0,016-0,024 шегінде).

Сондықтан кондуктометриялық концентрация түрлендіргіштері сұлбаларына температуралық қалпына келтіру элементін енгізеді (17.1,а сурет). Кондуктометриялық өңдегіш ішінде коррозияға төзімді болаттан жасалған Э1-Э4 төрт сақиналы электрод орналасқан 2 ішкі арнасы бар оқшаулағыш материалдан жасалған ерітіндіге батырылған корпус түрінде дайындалған. Электродтарға U1 ауыспалы ток кернеуі R қосылған резистор арқылы беріледі. Ол резистордың кедергісі Э1-Э4 электродтар учаскесінің кедергісінен біршама асып түседі. Соның салдарынан кіру тізбегімен өтетін Ід тогі U1 кернеуімен және R резистордың кедергісімен анықталатын болады. Э2-Э3 электродтарынан алынатын кернеуі былай көрсетілуі мүмкін

мұндағы R ішкі электродтардың арасындағы кернеу (R…); А - өңдегіштің константалары.

Бұл сигнал автоматты теңестіргіш белдіктің кіре берісіне беріледі. Оның белдік жүйесінің иіндерінің біреуіне ерітінді температурасының тетігі қосылған.

Кондуктометриялық концентрация түрлендіргіші ластанған ерітінділердің концентрациясын өлшеуге мүмкіндік береді. Олардың жұмысының принципіне екі трансформатордың байланысының сұйықтықтық контуры болып табылатын тетік арнасындағы сұйықтық бағанының кедергісін өлшеу жатқызылған. Өңдегіш автоматты белдікпен бірге бір кешенде жұмыс істейді. Өлшеудің негізгі қателігі межеліктік үстіңгі шегінің ±2,5% аспайды. Үлестік электр өткізгіштіктің өлшеу шегі – 1 см/с –ден 100 см/м дейін.

Сурет 10.1 Концентрация түрлендіргіш: а) кондуктометриялық; б) жоғарғы жиілікті в) гальваникалық

Жоғары жиілікті түрлендіргіштерді тұнба мен қабыршық құрайтын ерітінділер мен қатты ластанған ерітінділердің қоюлығын өлшеген кезде қолданады. Өңдегіштің құрылысы ішінде жиілігі жоғары (шамамен 3 МГц) генератор қосылған 2 индуктивтілік шарғысы орналасқан фторопласттан жасалған цилиндр тәрізді зонд болып табылады. Ерітіндінің концентрациясына қарай шарғының электр магнитті өрісі ерітіндінің ішінде құйынды токтарды туындатады, ал ерітінді іріктеп алатын жоғары жиілікті энергия контур параметрлері мен жиілігі жоғары генератор амплитудасының өзгеруіне алып келеді. Бұл ерітіндінің концентрациялық функциясында тіркеледі.

рН сутек көрсеткішінің гальваникалық өңдегіштері сутек иондарының белсенділігін өлшеу принципі бойынша жұмыс істейді. Ол белсенділік бойынша қышқылды және сілтілі орталардың концентрациясы туралы пайымдауға болады. Іс жүзінде ерітінділердің қасиеттері рН=... көрсеткішімен сипатталады, мұндағы аН – сутек иондарының белсенділігі болып табылады. Күшті қышқылдардан күшті сілтілерге көшу кезінде рН 0-ден 14 дейін өзгереді, ал бейтарап орталар үшін рН=7. рН өлшеу үшін екі электроды: өлшеу электроды, мысалы шыны электроды, және салыстыру электроды (көбінесе хлоркүміс) бар гальваникалық элементті қолданады.

10.1, в суретте 1 каломель жартылай элементінен және 2 шыны өлшеу электродынан құралатын гальваникалық өңдегіш көрсетілген. Каломель жартылай элементінің электроды каломельдің қиын еритін қаныққан ерітіндісінде болатын сынап болып табылады. Жартылай элемент сынақтан өткізіліп жатқан ерітіндімен КСL қаныққан ерітінді арқылы байланысады. Бұл диффузионды потенциалдардың КСl ерітіндісінің шектерінде төмен мәнге ие болатындай жағдайға дейін азаюын қамтамасыз етеді.

2 шыны электрод шынытүтіктің ұшында қалыптасқан жұқақабырғалы шыны түтік болып табылады. Шыны-ерітінді шегіндегі ерітіндіде ерітіндінің сутекті иондарының белсенділігіне байланысты потенциалдар айырмасы пайда болады. 2 электродын мәні рН тең, ішіне 3 хлоркүміс электрод орнатылған ерітіндіге толтырады. Өңдегіштің ЭДС-і 1 және 3 ЭДС электродтарынан құрастырылады.

Қайталама құралдар ретінде кіру кедергісі жоғары рН-метрияға арналған потенциометрлер қолданылады. Температурасы 10-1000С тең рН ерітінділерді өлшеген кезде қайталама құрал бойынша негізгі қате +2%-дан аспайды.

10-дәріс бойынша тест сұрақтары

1. Электролиттердің әлсіз су ерітінділерінің концентрациясын өлшеу үшін қандай түрлендіргіш қолданылады.

(!) кондуктометриялық түрлендіргіштер

(?) сыйымдылық түрлендіргіштер

(?) индуктивтілік түрлендіргіштер

(?) пъезометрлік түрлендіргіштер

(?) сәулелену түрлендіргіштері

2. Қандай керіліс өңдегіштер керілісті немесе иілгіш элементтің деформациясын өлшеу принципі бойынша жұмыс істейді?

(!) Динамометриялық

(?) Сыйымдылық

(?) Индуктивтілік

(?) Пъезометрлік

(?) Ультрадыбыстық

3. Қандай керіліс өңдегіштер негізінен екі бағыттаушы роликтердің арасындағы аймақта өтетін тегістелген матаның керілісін өлшеуге арналған.

(?) Динамометриялық

(?) Сыйымдылық

(?) Индуктивтілік

(?) Пъезометрлік

(!) Ультрадыбыстық

4. Қандай түрлендіргіштерді тұнба мен қабыршық құрайтын ерітінділер мен қатты ластанған ерітінділердің қоюлығын өлшеген кезде қолданады?

(!) кондуктометриялық түрлендіргіштерді

(?) жоғары жиілікті түрлендіргіштерді

(?) индуктивтілік түрлендіргіштерді

(?) пъезометрлік түрлендіргіштерді

(?) сәулелену түрлендіргіштерін

5. Динамометриялық керіліс өңдегіштердің басты кемшілігі қандай әдісті қолдану болып табылады?

(?) өлшеудің ашылу әдісін қолдану

(?) өлшеудің керілу әдісін қолдану

(?) өлшеудің ажырау әдісін қолдану

(?) өлшеудің шашырау әдісін қолдану

(!) өлшеудің түйісу әдісін қолдану

11 ДӘРІС

ТОҚЫМА МАТЕРИАЛДАР АҚАУЛАРЫН БАҚЫЛАУ

Тоқыма және өңдеу өндірісінде еңбек өнімділігін арттыру және өнім сапасын жақсарту мәселелерін шешу кезінде ағартылмаған және дайын маталарды тұтас қарап шығу, сұрыптау және ақаулы өнімдерді іріктеп тастау проблемасымен байланысты көп еңбекті қажет ететін операцияларды механизациялау мен автоматтандыруға ерекше көңіл бөлінеді. Ақаулы өнімдерді іріктеп алу үстелдерінен келіп түсетін ақпарат ауқымды және алуан түрлі болып табылады. Ол өнімді әртүрлі өндіру кезеңдерінде жоспарлаумен, есептеумен, сапалық, сандық талдаумен айналысатын кәсіпорынның өндірістік бөлімдеріне қажетті негізгі материал береді. Мұндай жағдайларда маталардың ақаулы жерлерін автоматты түрде іріктеп алу жүйелері технологиялық процестерді автоматтандырылған басқару жүйелерінің негізгі бөлігі болып табылады. Маталардың ақауларын бақылау және ақаулы жерлерін іріктеп алуда қолданылатын құрылғыларды қарастырайық.

Мата құрылымының ақауларын бақылауға арналған құрылғы мата сканерлеу құрылғысының көмегімен қозғалған кезде оның құрылымының ақауларын автоматты түрде белгілеп алуға мүмкіндік беретін электронды-оптикалық тетік болып табылады. Жіптің түсінің, тығыздығының және құрамының өлшеу сапасына әсерін азайту мақсатымен бақылау ең жақын инфрақызыл диапазон аймағында жүргізіледі.

Мата ақауларын бақылауға арналған құрылғы былай жұмыс жасайды. Тіреу генераторы 1 инфрақызыл жарықдиодтың сәулелену көзін (3) қуаттандыратын модулятордың 2 жұмысын басқарады. Бақыланатын кенеп 4 сәулелену көзі 3 мен күшейту коэффициенті реттелетін күшейткіштің кірісіне 7 қосылған фотоқабылдағыш б – фотодиоды бар талшықты-оптикалық өңдегіштің 5 арасынан өтеді. Күшейткіштен сигнал 7 шығысында сүзгіш 9 орнатылған синхронды детекторға 8 беріледі. Күйшейткіштің 7 өткізу сызығы кең және күшейтудің автоматты реттеу тізбегімен қатылған. Бұл тығыздығы әртүрлі кенепті бақылауға мүмкіндік береді.

11.1 сурет. Мата ақауларын бақылауға арналған құрылғының блок-сұлбасы

Электронды-оптикалық тетіктің шығсында ұзақтығы ақаулардың өлшемлерімен анықталатын тік төртбұрышты импульстарды қалыптастыратын іске қосылу шегі реттелетін ІІ шекті құрылғы орнатылған. Шығу сигналдарын селекторларға және дешифраторларға қосу кезінде матаның ақаулы жерлерін тікелей технологиялық құрал-жабдықта іріктеп алу мүмкін.

Өңдеу кезінде пайда болатын мата ақауларының біріне көлденең жіптердің қисаюы, яғни олардың арқау жіптеріне қатысты перпендикулярлы орналаспауы жатады. Көптеген маталар үшін көлденең жіптің қисаюының рұқсат етілген мәні +2-3 құрайды. Бұл мәннен асып кеткен жағдайда қисықтықты түзету қажет. Іс жүзінде көлденең жіптің қисаюының алуан түрлері кездеседі, және қисықтықтың формасын қозғалып жатқан матаның ені бойынша орналасқан көлденең тетіктерінің көмегімен анықтауға болады. Матаның тығыздығы мен құрылымына қарай қазіргі кезде көлденең жіптің қисаюының әр түрлі тетіктерін қолданады.

Көлденең жіптің қисаюының механикалық тетіктері үстіңгі беті кедір-бұдырлы ауыр маталарды бақылау кезінде қанағаттанарлық нәтиже береді. Бұл көлденең жіптердің арқау жіптерге қатысты орналасуына байланысты иілгіш күштердің матаның бетімен түйісетін қуыс құлақтарға немесе роликтерге үйлесуін белгілеп алып, сосын олардың электр сигналына жылжуын өңдеуге мүмкіндік береді.

Көлденең қисаюының фотоэлектронды тетіктері бір-бірімен арасынан кенеп өтетін қозғалмайтын немесе айналатын саңылау арқылы оптикалық жолмен жалғанған сәулелену көзі мен оны қабылдағышынан құралады. Бұл тетіктерде негізінен кез-келген тығыздықтағы матаны бақылауға мүмкіндік беретін инфрақызыл сәулелену көздері қолданылады.

Көлденеңді түзетуге арналған құрылғыда оптикалық тетік өңдеген сигнал фотоқабылдағыштан күшейткіштің кірісіне беріледі (11.2). Мата қозғалған кезде көлденең жіптер тетіктік тізбегі арқылы өтетін жарық ағымын қиып өтеді, соның нәтижесінде фотоқабылдағыштан келген сигнал ампилитуда бойынша модельденген болып шығады.