Измерение температуры

ТЕМПЕРАТУРАНЫ ӨЛШЕУ

Дәрістің жоспары:

1.Температура туралы түсінік

2. Механикалық кеңейту термометрлері.

            Заттың жылулық күйі оның температурасымен сипатталады. Температура технологиялық процестің маңызды параметрі болып табылады. Температураны өлшеу үшін екі температуралық шкала қолданылады: термодинамикалық өлшем бірлігі Кельвин (К) және халықаралық тәжірибелік өлшем бірлігі градус Цельсий ().

         Басқа физикалық шамаларды, мәселен, ұзындықты, массаны, көлемді, өлшегендей, заттың температурасын өлшеу мүмкін емес, себебі температураны өлшеу үшін үлгі пайдаланылмайды. Сондықтан, ол үшін әдетте, өлшеуге оңай болатын және температурасына тәуелді болып келетін дененің кез келген физикалық қасиетінің өзгеруі қолданылады. Дененің температурасын өлшегенде оны температурасын өлшеу керек болатын затпен жанастырады. Жылулық алмасудың нәтижесінде бірнеше уақыттан соң жылулық тепе-теңдік орнайды, ал дененің физикалық қасиеті өзгереді. Физикалық қасиетінің өзгерісінің нәтижесінде зат температурасын анықтайды. Температураны өлшеу үшін аспап жұмысының негізіне қасиеті болып, дененің көлемдік кеңеюі, тұйық көлемде заттың қысымының өзгеруі, термоэлектрлік қозғалмалы күш (ТЭҚК) пайда болуы, өткізгіштер мен жартылай өткізгіштердің электрлік кедергісінің өзгеруі, қызған дененің шағылысуының интенсивтілігі және т.б.жатады. Құбылыстар мен физикалық қасиетіне байланысты, олар кеңею термометрлері (дилатометрлік, биметалдық, сұйықтық), манометрлік термометрлер, кедергінің термо түрлендіргіштері, термоэлектрлік түрлендіргіштер, шағылысу пирометрлері деп аталады.

Дилатометрлік және биметалдық кеңею термометрлері

         Дилатометрлік және биметалдық аспаптардың жұмыс істеу принципі температураның өзгеруіне байланысты сызықтық өлшемдерінің өзгерте алатын қатты дененің қасиетіне негізделген.

         Дилатометрлік термометр 1 түтіктен, 2 шарнирлі бекітілген стрелкамен жанасатын 4 стерженьнен тұрады. 1 түтікке қарағанда, 4 стержені сызықтық кеңеюі коэффициенті аз болады. Температура жоғарылағанда, түтік түбіндегі стерженьге қарағанда, түтік ұзарады. Сондықтан стержень төмен түседі, ал оған 3 пружинамен жабысып тұрған 2 стрелкасы айналады. Стрелканың бұрылуы (айналуы) стержень мен түтіктің ұзару айырымына байланысты. Алайда ұзару айырмасы температурамен анықталатындықтан, аспап шкаласын градустауға болады. Дилатометрлік термометрлер температураны өлшеу аспабы ретінде кеңінен таралмаған. Олар біріншілік өлшеу түрлендіргіші ретінде қолданылады, сонымен қатар температураны автоматты реттеуші жүйедегі термо реттеу құрылғысы ретінде де қолданылады.

Сурет 2.1

а – дилатометрлік термометр

б - дилатометрлік термореттегіш құрылғы

в – дилатометрлік реле РТ

в, г – биметалды аспап

г – биметалды реле.

         Дилатометрлік термореттегіш реле сызықтық кеңею коэффициенті жоғары металдан (жез) жасалған 1 металл түтіктен, ал оның ішінде орналасқан 2 стержень сызықтық кеңею коэффициенті нөлге жақын болып келетін материалдан (мысалы, инвар) жасалған. Түтіктің жоғарғы бөлігі 3 штуцерде бекітілген. 4 головкада электр байланыс құрылғысы болады, ол а контакты бекітілген 5 рычагтан тұрады, ол б контактысымен жанасып, айырма тобын құрады (айырма контактылары). Термореттегіштің төменгі бөлігі толығымен өлшенуші ортаға енеді.

         Температура жоғарылағанда 1 түтік 2 стерженьге қарағанда, көбірек созылады, оны төмен созады. 5 рычаг айналады. Контакттар айырылады, сигнализация немесе реттеу тізбегін үзеді.

          Дилатометрлік реле РТ реленің сезімтал элементі болып 2 пружинасына қарағанда, сызықтық кеңею коэффициенті үлкен болып келетін материалдан жасалған 1 түтігі саналады. Ортаның температурасының жоғарылауы пружинаға қарағанда, түтіктің ұзаруына әкеледі. Түтікпен қосылған тірек 3 пружинаға қатысты ауысады, бұл  саңылауының кемуіне әкеледі. Орта температурасының белгілі бір мәніне жеткенде,  саңылауы толығымен шығады. Температура одан әрі жоғарылаған сайын пружина созылады да, 5 контактысы айырылады. Орта температурасының төмендеуі түтіктің ұзындығының кемуіне әкеледі. Пружина өз қалпына келеді де, контактылар тұйықталады.

         Дилатометрлік аспаптар әр түрлі диапазонды температураларды өлшеу үшін, атап айтқанда, +30-дан +1000 дейінгі аралықта, қолданылады.

         Биметалды аспаптар біріншілік түрлендіргіштер, контактілер тұйықтығында температураның жоғарылауын түрлендіруші аспап болып саналады. Өндірісте биметалл реле шығарылады, олар сигнализация және реттеу жүйесінде қолданылады. Биметалды реле оның сезімтал элементі болып бүкіл жанасу кеңістігі бойынша өзара дәнекерленген, сызықтық кеңею коэффициенті әр түрлі болатын әр түрлі металдың екі қабатынан (мысалы, инвар-жез, инвар-болат) жасалған биметалл платинадан 1 тұрады. Биметалл пластина 4 изоляторға бекітілген. Бұл изоляторда (биметалл емес) біртекті пластина бекітілген. Екі пластинаның екеуінде де контактылар 2 бар. Ортаның әсерінен пластинаны қорғау үшін олар 5 гильзада орналасқан. Қызу кезінде биметалл пластина сызықтық кеңею коэффициенті аз металл жағына қарай майысады, белгілі бір температурада контактілер тұйықталады, реттеу немесе сигнализация тізбегіне белгі береді. Берілген мәні температураның винт 3 орнатылады.

         Биметалл аспаптарды ортаның температурасы -60-тан +300  дейін өзгеруі кезінде қолданады. Дилатометрлік және биметалл аспаптардың жетістігі болып құрылымының қарапайымдылығы және жеткілікті дәрежедегі жоғары сезімталдығы саналады. Өндірісте ТУДЕ  ДТ дилатометрлік термо реттегіштері, ТР релесі және ТБ, КТ және т.б. биметалл реле шығарылады.