Температурыг хэмжих олон төрлийн төхөөрөмж, механизмууд байдаг. Тэдгээрийн заримыг өдөр тутмын амьдралд, заримыг нь янз бүрийн физикийн судалгаа, үйлдвэрлэлийн процесс болон бусад салбарт ашигладаг.
Тийм төхөөрөмжүүдийн нэг бол термопар юм. Бид энэ төхөөрөмжийн ажиллах зарчим болон схемийг дараагийн хэсэгт авч үзэх болно.
Термопарын үйл ажиллагааны физик үндэс
Термопарын ажиллах зарчим нь энгийн физик процессууд дээр суурилдаг. Энэ төхөөрөмж ямар нөлөө үзүүлэхийг анх удаа Германы эрдэмтэн Томас Зебек судалжээ.
Термопарын ажиллах зарчимд тулгуурласан үзэгдлийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Өөр өөр төрлийн хоёр дамжуулагчаас бүрдэх хаалттай цахилгаан хэлхээнд орчны тодорхой температурт өртөх үед цахилгаан үүснэ.
Үйлдвэрлэлийн цахилгааны урсгал ба дамжуулагчдад нөлөөлж буй орчны температур нь шугаман хамааралтай байна. Өөрөөр хэлбэл, температур өндөр байх тусам термопараас үүссэн цахилгаан гүйдэл их байх болно. ДээрЭнэ бол термопар ба эсэргүүцлийн термометрийн ажиллах зарчим юм.
Энэ тохиолдолд нэг термопар контакт нь температурыг хэмжих шаардлагатай цэг дээр байрладаг бөгөөд үүнийг "халуун" гэж нэрлэдэг. Хоёр дахь холбоо барих, өөрөөр хэлбэл - "хүйтэн", - эсрэг чиглэлд. Өрөөн доторх агаарын температур хэмжсэн газраас бага байх үед л термопар ашиглахыг зөвшөөрнө.
Энэ бол термопарын үйл ажиллагааны товч диаграмм, ажиллах зарчим юм. Термопарын төрлийг дараагийн хэсэгт авч үзэх болно.
Термопарын төрөл
Температурын хэмжилт хийх шаардлагатай салбар бүрт термопар нь гол хэрэглээ юм. Энэ төхөөрөмжийн төрөл бүрийн төхөөрөмж, ажиллах зарчмыг доор өгөв.
Хромел-хөнгөн цагаан термопар
Эдгээр термопар хэлхээг ихэнх тохиолдолд үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд температурыг хянах боломжийг олгодог янз бүрийн мэдрэгч, датчик үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Тэдний ялгарах онцлог нь нэлээн хямд үнэ, хэмжсэн температурын асар том хүрээ юм. Эдгээр нь -200-аас +13000 хэм хүртэл температурыг тохируулах боломжийг танд олгоно.
Агаар дахь хүхрийн агууламж өндөртэй дэлгүүр, байгууламжид ижил төрлийн хайлштай термопар ашиглахыг зөвлөдөггүй, учир нь энэхүү химийн элемент нь хром, хөнгөн цагаанд сөргөөр нөлөөлж, төхөөрөмжийн эвдрэлийг үүсгэдэг.
Хромел-Копел термопар
Эдгээр хайлшаас бүрдэх контакт бүлэг нь термопарын ажиллах зарчим ижил байна. Гэхдээ эдгээр төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн төвийг сахисан, түрэмгий бус шинж чанартай шингэн эсвэл хийн орчинд ажилладаг. Дээд температурын индекс нь Цельсийн +8000 хэмээс хэтрэхгүй байна.
Ижил төрлийн термопарыг ашигладаг бөгөөд түүний зарчим нь аливаа гадаргуугийн халалтын түвшинг тодорхойлох, жишээлбэл, ил зуух эсвэл бусад ижил төстэй байгууламжийн температурыг тодорхойлоход ашиглах боломжийг олгодог.
Төмөр-константан термопар
Термопар дахь контактуудын энэ хослол нь авч үзсэн сортуудын эхнийхтэй адил нийтлэг биш юм. Термопарын үйл ажиллагааны зарчим ижил боловч энэ хослол нь ховор уур амьсгалд сайн харагдаж байна. Хэмжсэн температурын дээд хэмжээ нь Цельсийн +12500 хэмээс хэтрэхгүй байх ёстой.
Гэхдээ температур +7000 хэмээс дээш гарч эхэлбэл төмрийн физик, химийн шинж чанар өөрчлөгдсөний улмаас хэмжилтийн нарийвчлалыг зөрчих аюултай. Орчны агаар дахь усны уурын үед термопарын төмөр контакт зэврэх тохиолдол ч бий.
Платинородиум-цагаан алтны термопар
Үйлдвэрлэхэд хамгийн үнэтэй термопар. Ашиглалтын зарчим нь ижил боловч энэ нь маш тогтвортой, найдвартай температурын уншилтаар бусад хүмүүсээс ялгаатай. Мэдрэмжийг бууруулсан.
Эдгээр төхөөрөмжүүдийн гол хэрэглээ нь өндөр температурыг хэмжих явдал юм.
Гянт болд-ренийн термопар
Мөн хэт өндөр температурыг хэмжихэд ашигладаг. Энэ схемийг ашиглан засах боломжтой дээд хязгаар нь Цельсийн 25 мянган хэмд хүрдэг.
Тэдний өргөдөл нь тодорхой нөхцлийг дагаж мөрдөхийг шаарддаг. Тиймээс температурыг хэмжих явцад исэлдэлтийн үйл явцын үр дүнд контактуудад сөрөг нөлөө үзүүлдэг хүрээлэн буй орчны уур амьсгалыг бүрэн арилгах шаардлагатай.
Үүний тулд вольфрам-рений термопарыг ихэвчлэн инертийн хийгээр дүүргэсэн хамгаалалтын бүрхүүлд хийж, элементүүдийг нь хамгаалдаг.
Дээр нь ашигласан хайлшаас хамааран одоо байгаа термопар, төхөөрөмж, түүний ажиллах зарчмыг авч үзсэн. Одоо дизайны зарим онцлогийг анхаарч үзээрэй.
Термопар загвар
Термопарын үндсэн хоёр төрлийн загвар байдаг.
- Тусгаарлагч давхаргатай. Термопарын энэхүү загвар нь төхөөрөмжийн ажлын давхаргыг цахилгаан гүйдэлээс тусгаарлах боломжийг олгодог. Энэхүү зохицуулалт нь термопарыг орцыг газраас тусгаарлахгүйгээр процесст ашиглах боломжийг олгодог.
- Тусгаарлагч давхарга хэрэглэхгүйгээр. Ийм термопарыг зөвхөн оролт нь газартай холбоогүй хэмжих хэлхээнд холбож болно. Хэрэв энэ нөхцөл хангагдаагүй бол төхөөрөмж нь бие даасан хоёр хаалттай хэлхээ үүсгэж, термопарын уншилтыг буруу болгоно.
Аяны термопар ба түүний хэрэглээ
Тусдаа байгаа"ажилладаг" гэж нэрлэгддэг энэ төхөөрөмжийн нэг төрөл. Бид одоо ажиллаж байгаа термопарын ажиллах зарчмыг илүү нарийвчлан авч үзэх болно.
Энэ загварыг голчлон ган бэлдэцийг эргүүлэх, тээрэмдэх болон бусад ижил төстэй машинуудад боловсруулах явцад температурыг илрүүлэхэд ашигладаг.
Энэ тохиолдолд ердийн термопар ашиглах боломжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, гэхдээ хэрэв үйлдвэрлэлийн процесс нь өндөр температурын нарийвчлал шаарддаг бол ажиллаж байгаа термопарыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг.
Энэ аргыг хэрэглэх үед түүний контакт элементүүдийг ажлын хэсэгт урьдчилан гагнах болно. Дараа нь хоосон зайг боловсруулах явцад эдгээр контактууд нь таслагч эсвэл машины бусад ажлын хэрэгслийн үйлчлэлд байнга өртдөг бөгөөд үүний үр дүнд уулзвар (температурын заалтыг хэмжих гол элемент юм) "ажилладаг" мэт санагддаг.” харилцагчдын дагуу.
Энэ эффектийг металл боловсруулах үйлдвэрт өргөн ашигладаг.
Термопар дизайны технологийн онцлог
Ажиллаж буй термопарын хэлхээг үйлдвэрлэхдээ хоёр металл контактыг гагнаж, өөр өөр материалаар хийсэн гэдгийг мэддэг. Уг уулзварыг уулзвар гэж нэрлэдэг.
Энэ холболтыг гагнуур ашиглан хийх шаардлагагүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Зүгээр л хоёр контактыг хооронд нь эргүүлээрэй. Гэхдээ ийм үйлдвэрлэлийн арга нь найдвартай байдлын хангалттай түвшинд хүрэхгүй бөгөөд температурыг хэмжихэд алдаа гаргаж болно.
Өндөр хэмжилт хийх шаардлагатай болтемпературт металлын гагнуурыг тэдгээрийн гагнуураар солино. Энэ нь ихэнх тохиолдолд холболтод ашигласан гагнуур нь хайлах цэг багатай, хэтрэхэд задардагтай холбоотой юм.
Гагнагдсан хэлхээ нь илүү өргөн температурын мужийг тэсвэрлэх чадвартай. Гэхдээ энэ холболтын арга нь бас сул талуудтай. Гагнуурын явцад өндөр температурт өртөх үед металлын дотоод бүтэц өөрчлөгдөж болох бөгөөд энэ нь олж авсан өгөгдлийн чанарт нөлөөлнө.
Нэмж дурдахад термопарын контактуудын нөхцөлийг ажиллуулах явцад хянах шаардлагатай. Тиймээс түрэмгий орчны нөлөөллөөс болж хэлхээн дэх металлын шинж чанарыг өөрчлөх боломжтой. Материалын исэлдэлт эсвэл хоорондын тархалт үүсч болно. Ийм нөхцөлд термопарын ажиллах хэлхээг солих шаардлагатай.
Термопар уулзваруудын төрөл
Орчин үеийн үйлдвэрлэл нь термопар үйлдвэрлэхэд ашигладаг хэд хэдэн загварыг үйлдвэрлэдэг:
- нээлттэй уулзвар;
- дулаалагдсан уулзвартай;
- газардуулсан уулзвартай.
Нээлттэй уулзвартай термопарын онцлог нь гадны нөлөөнд муу эсэргүүцэлтэй байдаг.
Дараах хоёр төрлийн загварыг контактын хосод муугаар нөлөөлдөг түрэмгий орчинд температурыг хэмжихэд ашиглаж болно.
Үүнээс гадна тус салбар одоогоор хагас дамжуулагч технологи ашиглан термопар үйлдвэрлэх схемийг эзэмшиж байна.
Хэмжилтийн алдаа
Термопар ашиглан олж авсан температурын заалтын зөв байдал нь контактын бүлгийн материал, түүнчлэн гадны хүчин зүйлээс хамаарна. Сүүлд нь даралт, цацрагийн дэвсгэр эсвэл контакт хийсэн металлын физик-химийн үзүүлэлтэд нөлөөлж болох бусад шалтгаанууд орно.
Хэмжилтийн алдаа нь дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ:
- термопарын үйлдвэрлэлийн процессоос үүссэн санамсаргүй алдаа;
- "хүйтэн" контактын температурын горимыг зөрчсөнөөс үүссэн алдаа;
- гадны хөндлөнгийн оролцооноос үүссэн алдаа;
- хяналтын төхөөрөмжийн алдаа.
Термопар ашиглахын ашиг тус
Хэрэглээнээс үл хамааран эдгээр температурын хяналтын төхөөрөмжийг ашиглахын давуу талууд нь:
- термопар ашиглан бичиж болох өргөн хүрээний үзүүлэлтүүд;
- Уншихад шууд оролцдог термопарын уулзварыг хэмжих цэгтэй шууд холбож болно;
- Термопар нь үйлдвэрлэхэд хялбар, бат бөх, удаан эдэлгээтэй.
Температурыг термопараар хэмжих сул тал
Термопар ашиглахын сул талууд нь:
- Термопарын "хүйтэн" контактын температурыг тогтмол хянах хэрэгцээ. Энэ бол өвөрмөц онцлог юмтермопар дээр суурилсан хэмжих хэрэгслийн дизайны онцлог. Энэхүү схемийн үйл ажиллагааны зарчим нь түүний хэрэглээний хамрах хүрээг нарийсгадаг. Тэдгээрийг зөвхөн орчны температур хэмжих цэгийн температураас доогуур байвал ашиглах боломжтой.
- Термопар үйлдвэрлэхэд ашигладаг металлын дотоод бүтцийг зөрчих. Баримт нь гадаад орчинд өртсөний үр дүнд контактууд жигд байдлаа алддаг бөгөөд энэ нь олж авсан температурын үзүүлэлтүүдэд алдаа үүсгэдэг.
- Хэмжилтийн явцад термопарын контакт бүлэг нь ихэвчлэн хүрээлэн буй орчны сөрөг нөлөөнд өртдөг бөгөөд энэ нь үйл явцад саад учруулдаг. Энэ нь дахин контактуудыг битүүмжлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь мэдрэгчийн нэмэлт засвар үйлчилгээний зардалд хүргэдэг.
- Термопар дээр цахилгаан соронзон долгионд өртөх эрсдэлтэй бөгөөд уг хийц нь урт контактын бүлгийг бий болгодог. Энэ нь хэмжилтийн үр дүнд ч нөлөөлж болзошгүй.
- Зарим тохиолдолд термопард үүсэх цахилгаан гүйдэл ба хэмжилтийн талбайн температурын хоорондох шугаман хамаарал зөрчигддөг. Энэ нөхцөл байдал нь хяналтын төхөөрөмжийг тохируулах шаардлагатай.
Дүгнэлт
Хэдийгээр 19-р зуунд анх зохион бүтээж туршсан термопар ашиглан температурыг хэмжих арга нь дутагдалтай байсан ч орчин үеийн аж үйлдвэрийн бүх салбарт өргөн хэрэглэгдэхүүнээ олсон.
Үүнээс гадна термопар ашигладаг програмууд байдагтемпературын мэдээллийг авах цорын ганц арга зам юм. Мөн энэ материалыг уншсаны дараа та тэдний ажлын үндсэн зарчмуудыг бүрэн ойлгосон болно.
