sbornik_lab_po_TOT

В качестве измерительных приборов применяются потенциометры,

уравновешивающие мосты, логометры. Наиболее удобно потенциометри-

ческий метод (рисунок 4). Термометр сопротивления R, включают в цепь источника постоянного тока последовательно с контрольным сопротивле-

нием RK. Допустимая для термометра сила тока до 10 мА, поддерживается постоянной при помощи регулировочного сопротивления Rp. Последова-

тельно измеряя потенциометром П падение напряжения Иt, и Ик опреде-

ляют сопротивлением термометра

Термоэлектрические термометры. Принцип действия термопар ос-

нован на термоэлектрическом эффекте, т.е. возникновением термодвижу-

щей силы (термо-ЭДС) в замкнутом контуре из двух разнородных провод-

ников, когда их спаянные концы находятся в различных температурах.

Наиболее распространены хромель-алюмелевые, хромель-копелевые,

медьконстантовые, железоконстантовые и платинородиевые термопары.

Если поддержать температуру одного спая термопары постоянным, то значение термо-ЭДС будет зависеть только от температуры другого (рабо-

чего) спая, который помещает в измеряемую среду.

Рисунок 5 Схема термоэлектрического термометра: 1 - горячий спай; 2- термоэлектроды; 3 - компенсационные проводы; 4 - свободные концы термопары; 5 - термостат; 6 - соединительные провода; 7 – гальванометр

Прямое измерение осуществляется гальванометром 7 (рисунок 5),

имеющим двойную (милливольтную и градусную) или одинарную (гра-

дусную) шкалу. Свободные концы 4 термопар удалены от места измерения температуры компенсационными проводами 3 и помещены в термостат 5.

Этот метод измерения прост, удобен, но обладает рядом недостатков.

Основной из которых — влияние сопротивления внешней среды (гальва-

нометра, проводов и самой термопары) на показание прибора.

Более точные измерения термо-ЭДС дают компенсационные методы с применением потенциометров.

Рисунок 6 Схема измерения термоЭДС при помощи потенциометра: 1 - холодные спаи; 2 - горячий спай

Схема измерения при помощи потенциометра приведена на рисунке 6.

Термопара подключается к потенциометру через зажимы А.

Разность потенциалов потенциометра, которая включается навстречу термо-ЭДС термопары, создается в потенциометре на участке Rx основной цепи прибора, который состоит из гальванического элемента В, сопротив-

лений R1 и Ro и комбинированного измерительного сопротивления R, по которму может перемещаться контакт G. По основной цепи непрерывно идет рабочий ток J.

Для установления рабочего тока основной цепи служит вспомогательная цепь потенциометра, состоящий из сопротивления Ro, нормального галь-

ванического элемента НЭ, нуль-гальванометра НГ и переключателей К, и

П. Нульгальванометр НГ можно подключить либо к цепи термопар (по-

ложение II переключателя П), либо к вспомогательной цепи (положение I

переключателя П).

При работе на потенциометре сила тока J в основной цепи потенциометра устанавливается всегда одна и та же. Установку рабочего тока основной цепи проводят перед началом измерения термо-ЭДС термопары, для чего замыкают

контакты K1 и К2 и переключатель П ставят в положение I. Далее изменя-

ют регулировочное сопротивление R] так, чтобы нуль-гальванометр НГ показал отсутствие тока. После установления рабочего тока измеряют термо-ЭДС термопары устанавливая переключатель П в положение II, а

контакты К2 замкнуты.

Пирометры и тепловизоры. Пирометры и тепловизоры предназначены для бесконтактного измерения температуры объекта (панели печи, бутара ковша, трубопроводы, электрооборудование). Принцип их работы основан на том, что все нагретые тела излучают инфракрасные волны различной интенсивности в зависимости от температуры до которой они нагреты.

Различают пирометры полного и частичного излучения. Пирометры полного излучения восприимчивы к радиационному излучению всех длин волн. Они рассчитывают температуру объекта по показателю суммарной мощности теплового излучения. Примером такого пирометра может слу-

жить стационарный пирометр ТЭРА 50. Его чувствительным элементом являются расположенные по кругу на черном диске напротив визирного окна соединенные последовательно термопары. Термопары размещаются радиально, как спицы в колесе, рабочими спаями в сторону центра диска.

Радиационное излучение, проникая внутрь пирометра через визирное ок-

но, попадает на рабочие спаи термопар и нагревает их. Чем выше темпера-

тура объекта, тем сильнее излучение, тем сильнее нагрев термопар и больше выходной сигнал пирометра. Пирометр ТЭРА 50 имеет выходной сигнал градуировки РК-15 что затрудняет его подключение к современно-

му оборудованию. Достоинством радиационных пирометров является то,

что они могут работать при температуре окружающего воздуха более

100°С так как не содержат микроэлектронных компонентов. В настоящее время практически не используются.

Широко распространенные ранее яркостные пирометры измеряли температуру нагретого до свечения объекта, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нагретой нити внутри пирометра. Недостатками пиро-

метров данного типа является низкая точность, ограниченный диапазон измерения температур и неудобство в применении.

Наибольшее распространение в настоящее время получили инфракрасные пирометры, принцип работы которых основан на восприятии полупровод-

никовым чувствительным элементов ИК-излучения от объекта с дальней-

шим преобразованием и обработкой сигнала электронной схемой. Разно-

видностью инфракрасных пирометров являются цветовые пирометры

(мультиспектральные). Они позволяют делать вывод о температуре объек-

та, сравнивая результаты измерения теплового излучения объекта в раз-

личных спектрах, тем самым, повышая точность измерения. Достоинством инфракрасных пирометров является их высокая точность, возможность настройки диапазона измерения и выходного сигнала, а также широкий диапазон измеряемых температур. Современные пирометры могут изме-

рять, в том числе и отрицательные температуры. Значение температуры преобразуется в удобный для восприятия вид. Как раз способом отобра-

жения измеренного значения температуры и отличаются пирометр и теп-

ловизор.

Рисунок 7

В пирометре измеренное значение температуры выводится на экран в цифровом виде в удобных для персонала единицах измерения – градусах Цельсия, Фаренгейта или Кельвина. Между основными единицами изме-

рения температуры существует следующая взаимосвязь:

Температура Кельвина°K = °C+ 273,15

Температура Фаренгейта°F = 1,8 * °C + 32

1.2 Измерение давления

Давление представляет собой силу, дей-

ствующую по нормам к поверхности тела и от-

несенную к единице этой площади.

Для измерения давления используют различные типы манометров: жидкостные, де- ъ, формаци-

онные (мембранные, сильфонные пружинные),

грузопоршневые, электрические.

Жидкостные манометры используют для изме-

рения небольших значений избыточных давле-

ний, вакуума или разности давлений

нометры бывают двух видов: V-образные и чашечные.

Жидкостные манометры. Разновидностью чашечных манометров является микроманометры с наклонной трубкой, применяемые для изме-

рения малых давлений или разряжений.

В качестве манометрической жидкость используют ртуть, дистиллирован-

ную воду, этиловый спит, толуол и др.

В V-образном манометре (рисунок 7) избыточное давление или разряже-

ние (Па) уравновешивается высотой столба жидкости (h) (м) и определяет-

ся по формуле

В чашечном манометре (рисунок 8) давление измеряется положением уровня жидкости в одной узкой трубке, а изменением высоты жидкости в самой чашке пренебрегают, если отношение площадей сечений измери-

тельной трубки S и сосуда А меньше 0,01. т.е. S/A<0,01. Если S/A<0,01, то формула 2.2 принимает вид

При использовании микроманометра с накладной трубкой (рисунок 9)

яие манометра пересчитываются по формуле

P=l*S,

Малые давления (до 1,6 кПа) с большой точностью можно измерить при

помощи микроманометра типа ММН, устройство которого показано на

рис)

Рисунок 10 Микроманометр типа ММН: 1 - плита; 2 - поршень; 3 - кронштейн; 4 - регулировочный винт; 5 и 10 - резиновые трубки; 6 и 7 - штуцера; 8 - трехходовой кран; 9 - корректор нуля; 11 - измерительная трубка; 12 - стойка; 13 - уровни; 14 - цилиндрический резервуар

Деформационные маномет-

ры. В практике измерения давления широкие применения нашли мано-

метры, основанные на использовании упругой деформации чувствитель-

ного элемента.

Наибольшее распространение получили манометры прямого действия,

в которых перемещение чувствительного элемента вызывает перемещение

стрелки прибора. В качестве примера на рисунке 11 изображена принци-

пиальная схема пружинного манометра, прямого действия. Чувствитель-

ным элементом является трубчатая пружина изогнутая труба 1.

Рисунок 11 Пружинный манометр: 1 - трубчатая пружина; 2 - корпус; 3 - зубчатые колеса; 4 - стрелки; 5 - зубчатый сектор; 6 - пробка с шариковой осью; 7 - поводок; 8 - штуцер; 9 - держатель;

10 - шкала; 11 - спиральный поршень

Трубка имеет овальные сечения и одним концом жестко соединен с держателем 9, укрепленным в корпусе 2 манометра. Другой конец пружи-

ной трубки, закрытый пробкой 6 с шарнирной осью, поводком 7 соединен с зубчатым сектором 5 и зубчатым колесом 3. спиральная пружина 11

служит для устроения влияния зазора в зубчатом зацеплении. При помощи штуцера 8 манометр присоединяют к сосуду, давление в котором измеря-

ется. При изменении давления пружинная трубка изменяет свою кривизну и поворачивает стрелку, показывающую значение давления на шкале 10.

Аналогичны по устройству трубчатые вакуумметры и мановакуум-

метры.

Грузопоршневые манометры. Эталонами образцовыми приборами для измерения известного давления до 600 МПа, также абсолютного дав-

ления от 0,00027 до 0,4 МПа является грузопоршневые манометры (рису-

нок 12).

Рисунок 12 Грузопоршневой манометр: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - тарелка; 4 - винтовой пресс; 5 - чашка

Рабочими частями манометра является цилиндр 1 и поршень 2- с та-

релкой 3, на которую можно положить груз. Под поршень манометра за-

лито масло. Площадь поршня 1 см2. Для подачи масла служит винтовой пресс 4. Измерение давления проводится во время вращения поршня и та-

релки с грузом.

Грузопоршневые манометры являются хорошими приборами для из-

мерения давления с высокой степенью точности. В работе они надежны.

Электрические манометры и вакуумметры. Широкое распростра-

нение при лабораторных исследованиях получили электрические измери-

тельные преобразователи с силовой компенсацией.

Сверхвысокие давления измеряют манометрами сопротивления. В их преобразователях использую материалы (манганин, константан, платина др.), электрическое сопротивление которых зависит только от давления.

Глубокий вакуум измеряют емкостными манометрами или маномет-

рами с термосопротивлениями.

Для измерения быстроизменяющихся давлений могут быть выбраны пьезокварцевые манометры, где используется явление возникновения электрических зарядов при сжатии кварцевых пластин 3 (рисунок 13).

Для этих же целей используют тензометрические манометры; в этом случае наклеивается на трубку, давление в которой надо измерить.

Рисунок 13 Преобразователь пьезоэлектрического манометра: 1 - мембрана; 2 - опоры; 3 - кварцевые пластины; 4 -"пробка; 5 - шарик; 6 - электроды; 7 – проводник

1.3 Измерение влажности воздуха

Влажность воздуха характеризуется относительной влажностью, т.е.

отношением количества фактически содержащихся в воздухе водяных па-

ров к максимально возможному содержанию их при полном насыщении

воздуха при той же температуре и постоянном давлении.

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами, гигро-

метрами и гигрографами.

Психрометры. Психрометры бывают статическими и аспирационные.

Статический психрометр состоит из двух совершенно основных термо-

метров, укрепленных на одном штативе (рисунок 14).