Қазақстан республикасының бiлiм жәНЕ

Жалпы жағдайда тізбектегі токтың салыстырма мәнінің азаюы немесе аспаптың әсер ету коэффициенті:

теңдеудің бөлшегі мен алымын I-ға көбейтсек және тілдің бүкіл шкалаға ауытқу кезінде-ға тең, ал re тең болғандықтан. табамыз:

Егер тізбек күрделі болса, онда Е ЭҚҚ-тің мәні тізбектең, аспап қосылған нүктелерінің арасындағы бос жүріс кернеу деп ұғуға болады (өлшеніп жүрген жатқан токтың тізбегін үзген кезде).

Мысалы, егер тең болса онда В_i =10% тең, яғни аспапты қосу токты 10% азаяды.
8.3. Айнымалы ток бойынша өлшеу шекті кеңейту
Айнымалы ток бойынша аспаптың өлшеу шекті кеңейту токты өлшеу трансформатор (ТӨТ) арқылы іске асырылады. ТӨТ деп үлкен токты 1 және 5 А-ге тең үлгілі шама токқа өзгертетін электромагниттік кұрылғыны атайды. ТӨТ-дың теориясы егжей-тегжейлі баяндалған. 8.3-суретте ТӨТ-дың қосу сұлбасы көрсетілген. Орам саны w,-re тең біріншілік орама [Л әрпімен белгіленеді (линия)] электрлік тізбекке жүктеме Z_ж-мен тізбектеліп қосылады, яғни ол арқылы біріншілік ток деп аталатын I, жүктеменің толық тоғы өтеді (1 деген санмен ораманың басын белгілейді, 2 деген санмен – аяғын белгілейді). Екіншілік орама И әрпімен белгіленеді де өлшейтін аспапқа тізбектеп қосылады.



8.3.1 сурет. ТӨТ-дың қосу сұлбасы
Токтардың қатынасы ТӨТ-дың нақтылы трансформация коэффициент К_ТТн арқылы белгіленеді.

(8.3.1.)

яғни: .

Көрініс (1.7.3.1) шығыны жоқ трансформатор үшін дұрыс.

Нақтылы трансформаторда токтың өзгеруі өзекшеде магнит ағынды құру, өзекшенің темірін жылыту және қайта-кайта магниттеу, екіншілік ораманы және жүктемені жылыту энергия шығындарына келтіреді. Сол себептен, негізінде, I_l>K_TTI₂ болады да, екіншіліктің бұрышты және токтық f терістіктері пайда болады.

Токтық терістік былай белгіленеді:

. (8.3.2)

Тұрақты ток кернеуінің шегін кеңейтуінің өлшеу шегін кеңейту

Кернеуді өлшеген кезде аспаптың өлшеу шегін кеңейту үшін кедергі орауыш түрінде немесе резисторлар түрінде қосымша кедергілер кең қолданылады. Қосымшм кедергі R_қ-ны белгілейтін параметрлер: U_н – орауыштың нақтылы кернеуі, I_н – орауыштың нақтылы тоғы, ол (0,01...60) мА болуы мүмкін. Әдетте I_н =3,0 немесе 7,5 мА. Бұл жағдайда Қосымша кедергілер келесі дәлдік кластарға дайындалады: 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, және 1.0.

Есеп үшін мына көрініс қолданылады:

(8.3.3.)

мұнда өлшеу шекті кеңейту коэффицент (шкаланың көбейткіші). Мысалы микроампер М260 арқылы U=10B кернеуді өлшеу үшін (I_а=0,2 А R_а=900 Ом) қосымша тең:

Қосымша кедергісі R_қ бар өлшеу аспап жүктеме R_ж-ге паралельді қосылған бұл тауардың жалпы кедергісі азаяды, ал схема сол себептен кернеу қайта бөлінеді.

Вольтметрдің әсер ету коэффиценті мына көріністен табылады:

(8.3.4.)

мұнда R_m– вольтметр қосылған нүктелердің арасындағы тізбектің кедергісі: R_қ=R_а+R_к – вольтметрдің кіру кедергісі.

Егер болса, онда аспаптың қосылуы қосымдардағы кернеудің төмендеуіне келтіреді. Бұл төмендеу неғұрлым қатынас аз, солғұрлым көп болады.

Вольтметр көпшілігінде өлшеу шегін күшейту үшін кернеу бөлшектер қолданылады. Резистивтік бөлгіш магнитэльектрлік жүйе аспабының өлшеу шектерін кеңейту үшін қолданады. Мұндай бөлшектің шығуындағы кернеу, R_а<< R₂, болса тең:

Мұнда: бөлгіштік кернеудің жылжу коэффиценті. Вольтметрдің кіру кедергісінің әсерлігін есептеу үшін (7.10) көрініске R₂-ның орамына қою керек.

Сыйымдылық кернеу бөлгіштің жылжу коэффициент, егер , болса, онда мына көрініспен белгіленеді:

(8.3.6.)

ұл бөлгіштер электростатикалық аспаптардың өлшеу шектерін кеңейтуге қолданылады.

8.4 сурет. Кернеу өлшеу трансформаторының қослу сұлбасы

Нақтылы куат S₂ дегеніміз кезде кернеу өлшеу трансформаторларынан алынатын ең көп қуат және бұл жағдайда оның кернеулік терістігі f_u және бұрыштық терістігі дәлдік класпен берілетін рұқсат етілетін шектен шықпау керек.

Эксплуатациядағы кернеу өлшеу трансформаторларының дәлдік кластары 0,2; 0,5 және 1,0-ге тең. Лабораториялық жағдайда қолданатын кернеу өлшеу трансформаторларының дәлдік класы -0,1.

Мысалы, дәлдік класы - 0,2-ге тең кернеу өлшеу трансформаторларының кернеу бойынша терістігі +0,2%-тен аспау керек, ал бұрыштық терістігі < ±10'.

1. 
   Қолданушы интерфейсін жобалаудың қандай жаңашыл тәсілдері бар?
   
2. 
   Көпмүше теориясының элементтері туралыне білесіз?
   
3. 
   Қолданушы интерфейстерін жасау технологиясындағы эксперттік тәсілдер деген не?
   

1. Основы метрологии и электрических измерений. Учебник для вузов /Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др., под ред. Е.М. Душина. – 6-е изд. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.

2. 
   Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. Учебное пособие для вузов. – М.: «Логос», 2002.
   

1. 
   Ток пен кернеуді өлшеу әдістері.
   
2. 
   Тұрақты токты өлшеу.
   
3. 
   Электр қуатын өлшеу
   

Ток пен кернеу өлшеуді қажет ететін электрлік шамалардың ішінде ең көп таралған түрі болып табылады. Сондықтан оларды өлшеу аспатарының түрі өте көп. Оларды өлшеу асапатарын таңдау бірнеше факторларға байланысты жүргізілуі тиіс, мысалы өлшенетін ток немесе кернеу түріне, оның өзгеру аралығына, өлшеуді қаншалықты нақты жүргізі керектігі және эксперимент жүргізі шарттарына байланысты.

Кернеудің шамасын өлшеу әдетте тікелей өлшеу арқылы жүргізіледі, ал токты тікелей өлшеуден басқа да жанама өлшеу әдістері кеңінен қолданылады. Токты жанама өлшеудің бір түрі өлшенетін ток тізбегіне тізбектей жалғанған мәні белгілі кедергідегі кернеу түсуін анықтау арқылы өлшеу. Бұл кезде токтың мәні Ом заңына сәйкес анықталады.

Тұрақты және айнымалы токтың қуаты аз тізбектерінде кернеуді өлшеу үшін әдетте тікелей бағаланатын тілшелі немесе санды электронды вольтметрлер қолданылады. Ал токты жанама әдіспен өлшейді: кедергісі белгілі үлгілі резистордағы кернеуді өлшеумен. Ток пен кернеуді аса жоғары дәлдікте өлшеу қажет болғанда салыстыру әдісіне негізделген аспаптарды пайдаланған жөн.

10^-12  10^-6 А нүктелерін сезімталдығы жоғары магнитті-электрлі айналы гальвонометрлер мен гальвонометрлі компенса-торлар арқылы тікелей өлшеуге болады.

Компенсаторлардыңбасты элементтері – фотокүшейткіш пен гальвонометр.

Магниттіэлектрлі амперметрлермен өлшеу. Тұрақты токты өлшеу үшін негізінен магниттіэлектрлі жүйедегі амперметрлерді қолданады, олардың өлшеу шектері аспаптың қозғалу бөлігін толық ауытқытуға қажетті токпен анықталады. Бұл ток көбінесе 20-50 мА-ден (оның максималды мәні 300 мА) аспайды. Микро- және миллиамперметрлердің өлшеу тізбектері болып механизмнің шегіғана бола алады.

Егер өлшенетін І тогы аспаптың қоғалу бөлігін толық ауытқытуға қажетті І_П тогынан асып кетсе, онда аспаптың рамкасына параллель, І _Ш токтың қалған бөлігі өткізілетін шунт (резистор) қосылады (сурет 9.1). Шунттың R_Ш кедергісінің шамасын есептеу үшін төмендегі шарт орындалуы қажет

I_ПR_П=I_ШR_Ш=I[R_ШR_П/(R_Ш+R_П)]=const, (9.1)

мұндағы R_П - аспаптың рамка тізбегінің кедергісі.

Егер

I/I_П = n,

9.2.1 сурет. Шунтты микроамперметрдің сұлбасы

R_V = R_П + R_Д;

U_V = I_V(R_П + R_Д) = I_VR_V. (9.2)

R_Д = U_V/I_V – R_П. (9.3)

Магниттіэлектрлі вольтметрлердің толық ауытқу тогы шамамен 0,5 – 30 мА.



Айнымалы ток тізбектеріндегі ток күші мен кернеуді өлшеу құралдары

Өнеркәсіптік жиіліктің токтарын өлшеуді негізінен электрмагнитті жүйе аспаптары арқылы, ал жоғары дәлдікте – электродинамикалық жүйе аспаптары арқылы орындайды.

9.2.2 сурет. Амперметрді токтың өлшеу трансформаторына қосу сұлбасы

Электромагнитті жүйенің амперметрлерінің өлшеу шегін ұлғайту үшін шунтты пайдалану рационалды емес, өйткені ол аспатардың жеке тұтыну энергиясын қолайсыз үлкен етіп, қымбаттығын жоғарлатады. Өлшеу шектерін токтың өлшеу трансформаторлары арқылы ұлғайтады. Ток трансформаторының алғашқы орамасы І өлшенетін ток тізбегіне тікелей қосылып, ал екінші орамасының қысқыштарына А амперметр қосылады (9.2-сурет). Схемада: Tp_T – токтың өлшеу трансформаторы, Л₁, Л₂ – бірінші орама қысқыштары, И₁, И₂ – екінші орама қысқыштары.

Магниттелетін Tp_Т күштің теңдеуінде

Әдетте шамасын қолданбайды, сонда

(9.5)

(9.6)

Өнеркәсіптік жиілікте кернеуді өлшеу 50 Гц жиілікте жұмыс істейтін кез-келген вольтметрлермен орындалуы мүмкін, бірақ өнеркәсіптік жиіліктегі кернеуді негізінен электромагнитті және элетродинамикалы жүйе аспатарымен өлшейді.

Электромагнитті вольтметрдің өлшеу тізбегі өзінше механизмнің катушкасы мен қосымша кедергіні тізбектй қосуды береді. Вольтметрдің толық ауытқу І_V тогы

I_V = U/z_V, (9.7)

мұндағы U – вольтметрге қойылғанкернеу; z_V – вольтметрдің механизм катушкасының толықкедергісі мен қосымша кедергінің қосындысына тең ішкі кедергісі





(L_К – катушаның индуктивтігі).

Вольтметр шкаласының теңдеуі



Вольтметрлердегі толық ауытқу тогы үлкен емес, 25 – 50 мА-ге тең; шаманың өлшеу шегін төмендеткенде ол жоғарлайды да, 15  30 В кернеуде 100  200 мА-ге жетеді. Қосымша кедергіні көпшекті вольтметрлерде пайдаланады, ең жоғары шегі тікелей өлшеу кезінде 600 В-ге жетеді. Вольтметрдің тұтынатын қуаты 3  20 Вт аралықта ауытқиды. Вольтметрдің өлшеу шектері кернеудің өлшеу трансформаторлары арқылы ұлғайтылған. Кернеу трансформаторының алғашқы орамасын ₁ виток санымен U₁ кернеуі өлшенетін тізбекке параллель қосады да, ал екінші ораманы ₂ виток санымен U₂ кернеулі вольтметрге қосады.

Сурет 9.3-те: Tp_Т – кернеудің өлшеу трансформаторы; А, Х – алғашқы ораманың қысқыштары; а, х – екінші ораманың қысқыштары (екінші ораманы 100 В кернеуге есептейді).



9.3 сурет. Вольтметрді кернеудің өлшеу трасформаторы арқылы қосу сұлбасы

Вольтметрдің өлшеу тізбегіндегі, Tp_Т екіні орамаға қосылған ваттметр кернеуінің тізбегінің кедергісі қатысты үлкен, соның салдарынан Tp_Т сал жүру режиміне жақын режимде жұмыс істейді. Содан кейін трансформатор орамасындағы және кер-неулердің төмендеуі болдырмауға болады және былай қабылдауға болады.

және алE₁/E₂ = ₁/₂ =k_Uн, болса, онда U₁ өлшенетін кернеудің шамасы вольтметрмен көрсетілген U₂ кернеудің шамасын k_Iн номиналды трансформация коэффициентіне көбейткенге тең, яғни:



Екінші төмен кернеу жоғары алғашқы кернеудің кері фазасында орналасқан.



8.3. Электр қуатын өлшеу

Тұрақты және айнымалы ток тізбектеріндегі қуатты өлшеу

Тұрақты ток тізбектеріндегі қуат P = UI. Айнымалы ток тізбектеріндегі қуаттың лездік мәні P = ui.

Егер u кернеу мен і ток Т периодты уақыт функциясы болып табылса, онда қуаттың период юойынша орташа мәнін жай ғана қуат немесе активті қуат Р деп атайды, оның лездік мәні р мына формуламен байланысты



Бірфазалы синусоидалы ток тізбектерінде болғанда,

P = UI cos , мұндағы U, І – ток пен кернеудің әрекетті мәндері;  - фазалы өзгеру (жылжу).

Синусоидалы ток тізбектеріндегі активті қуатпен бірге сонымен қатар реактивті

Q = UI sin  және толық S = UI қуаттарды есептейді.

Тұрақты және айнымалы бірфазалы токтың қуатын есептеу. Тұрақты ток қуатының P = UI теңдеуінен оны амперметр және волтметрмен жанама әдісімен өлшеуге болатынын көрініп тұр. Дегенмен бұл жағдайда екі аспап бойынша есептеу мен өлшеуді қиындататын және оның дәлдігін төмендететін есепті бірмезгілде жүргізу қажет.

1. 
   Қолданушы интерфейсын жасау тәсілдерін ата.
   
2. 
   МББЖ Visual FoxPro, визуалды, нысандық-негізделген программалауларды Delph қолданып, қолданушы интерфейсын қалай құруға болады?
   
3. 
   Интеллектуалды интерфейс: ұғымы, ерекшеліктері, қолданылуы.
   
4. 
   Аппараттық интерфейс: ұғымы, ерекшеліктері, қолданылуы.
   
5. 
   WIMP-интерфейстер туралы ұғым?
   

1. Основы метрологии и электрических измерений. Учебник для вузов /Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др., под ред. Е.М. Душина. – 6-е изд. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.

2. 
   Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. Учебное пособие для вузов. – М.: «Логос», 2002.
   

1. 
   Негізгі түсініктер
   

3. 
   Температураны өлшеу аспаптарының жіктелуі
   

Температура деп дененің қызу дәрежесін сипаттайтын физикалық шаманы айтады. Жалпы алғанда барлық технологиялық процестер мен заттың әртүрлі қасиеттері температураға тәуелді.

Температураның ұзындық, масса және т.б. физикалық шамалардан айырмашылығы, ол экстенсивті (параметрлі) емес, интенсивті (активті) шама болып табылады. Сонда, егер гомогенді денені екі түрлі бөлікке бөлсек, онда масса теңдей бөлінеді. Интенсивті шама болып табылатын температура мұндай аддитивті қасиетке ие болмайды, яғни термикалық тепе-теңдікте орналасқан жүйенің кез-келген микроскопикалық бөлігінің температуралары бірдей болады. Сондықтан экстенсивті шамалардың эталондарын құруға ұқсас температураның эталондарын құру мүмкін емес.

Темпертураны тікелей өлшеуге жүгінетін дененің физикалық қасиеттерінің температурасына тәуелділігіне негізделе отырып, тек жанама жолмен өлшейді. Дененің мұндай қасиеттері термометриялық деп аталады. Оларға ұзындықты, көлемді, тығыздықты, термоЭҚК-ні, электр кедергісін және т.б. жатқызамыз. Термометриялық қасиеттермен сипатталатын заттар термометриялық заттар деп аталады.

Температураны өлшеу құралдарын термометрлер деп атайды.

Термометрді құру үшін температуралық шкала қажет.

Температуралық шкала деп температураның өлшенетін термометриялық қасиеттердің мәндерімен нақты функционалды санды байланысын айтады. Бұл байланыста температуралық шкаланы кез-келген термометриялық қасиетті таңдап алу негізінде құру мүмкіндігі беріледі. Сол уақытта температураны өзгертумен сызықты түрде өзгеретін және темпратураны өлшеудің кең аралығындағы басқа факторларға тәуелді емес бір де бір термометриялық қасиет болмайды.

Т=t+273,16.

Температураны әрекет принципіне сәйкес өлшеуге арналған аспаптарды былайша жіктейді: ұлғаю термометрлері (сұйық, дилатометрлік, биметалдық); манометрлік термометрлер; термоэлектрлік түрлендіргіштер; кедргі термотүрлендіргіштері; пирометрлер.

Өлшеу кезінде ең қолайлы болып халықаралық тәжірибелік температуралық шкала (ХТТШ) жатады, ол заттың (негізгі реперлі нүктелер) фазалы тепе-теңдігінде көрсетілген температуралар қатарына негізделген. Негізгі реперлі нүктелер арасындағы аралықтың температурасы эталонды аспаптар мен халықаралық тәжірибелі температуралық шкала мәндері арасындағы байланысты орнататын интерполяциялы формуламен анықталады.

Негізгі реперлі нүктелер –259,34-тен (судық тепе-теңдігінің үштік нүктесі) 1064,43 (алтынның бекітілу нүктесі) ⁰С-ға дейінгі температура диапазонында орналасқан. Температура аралығы ХТТШ-да –259,34-тен 630,74⁰С-ға дейін эталонды платиналы кедергі термометрімен, ал 630,74-тен 1064,43⁰С-ға дейінгі аралық – эталонды платинародиелі-платинді термобумен көрсетіледі. 1064,43 ⁰С-тан жоғары температура ХТТШ-да Планканың сәулелену заңдылығымен анықталады. ХТТШ бойынша температура t арқылы, ал оның сандық мәндері ⁰С белгісімен беріледі. Абсолютті термодинамикалық температура Т мен халықаралық тәжірибелі шкала t арасында T = t + 273,15 К қатынасы болады. ХТШ-90 гегізгі тіркеу нүктесі 10.1 кестесінде көрсетілген.



Температура мен өлшеу әдістерінің байланысты (контакталы) және байланыссыз (контакталы емес) түрлері болады. Бірінші жағдайда аспаптың сезімтал элементінің өлшеу объектісімен сенімді жылу байланысы болу тиіс: мұнда температураны өлшеудің жоғарғы шегі қолданылатын сезімтал элементтердің ыстыққа беріктігі мен химиялық төзімділігімен шектелген. Егер аспаптың сезімтал элементінің өлшеу объектісімен сенімді жылу байланысын жүзеге асыру қиын болса, байланыссыз өлшеу әдәсін пайдаланады.

Термометр деп температураны оның белгілі функциясы болып табылатын сигналға түрлендіру жолымен өлшеу құрылғысын (аспап) айтамыз.

10.3 Температураны өлшеу аспаптарының жіктелуі

Термомтерлер өлшеу әдісітеріне қарай екі класқа бөлінеді (сурет 10.1). Термометрлердің ең кең тараған түрі – контактілі термометрлер, өлшенетін температура, орта мен термометр датчигінің арасындағы жылулық контактілік қажеттілігінің айырмашылықтық ерекшелігі болып табылады. Екінші топты тонтактісіз (бесконтакные) термометрлер құрайды, ол үшін ортаның және аспаптың жылулық контактісінда өлшеу қажет емес, өзінің жылулық немесе оптикалық шағылуды өлшеу жеткілікті.



Контактілі аспаптар және әдістер жұмыс істеу әрекетіне байланысты мынандай топтарға бөлінеді:

а) Ұлғаю термометрлері, олардың әрекет принциптері сұйықтың (сұйықты) көлемі немесе қатты денелердің (биметталды және дилометриялық) сызықты өлшемдерін температура байланысты өзгертуге негізделген.;

б) манометрлік термометрлер, жұмыс істеу принципі тұйық герметикалы терможүйеде жұмыстық термометрлік заттың қысымы мен температура арасындағы тәуелділікке негізделген;

в) термоэлектрлік термометрлер (термопаралар), қосылыс нүктелерінінң әртүрлі температурасында, яғни термопара ұштарындағы температура айырымы артқан кезде термопара тізбегінде өсетін ЭҚК-і пайда болады;

г) термокедергі (термометры сопротивления), қасиеті температураға тәуелді металдан не жартылай өткізгіштен жасалған кедергіні айтады.

Өзінің жылулық немесе оптикалық шағылуын тіркеуге негізделген, контактісіз әдістерге келесілер жатады:

а) пирометрия- дене температурасын олардың жылулық сәуле шығаруы бойынша анықтайтын өлшеу құралы;

б) радиометрия - дененің өзінің жылулық шағылу температурасын өлшеу. Төмен және бөлмелік температуралар үшін бұл шағылулар толқын ұзындығының инфрақызыл диапазонында болады;

в) тепловидение - теледидарлық бейнедегі температуралық кеңістікті түрлендірумен және кеңістіктегі температураны радиометриялық өлшеу, кейбір жағдайда түрлі-түсті контрастпен өлшеу. Температура градиенттерін, жабық ыдыстағы орта температурасын (мысалы, резервуарлардағы және құбырдағы сұйық температурасын) өлшеуге болады.

10.3.1 Ұлғаю термометрлері

Ұлғаю термометрлері, олардың әрекет принциптері сұйықтың (сұйықты) көлемі немесе қатты денелердің (биметталды және дилометриялық) сызықты өлшемдерін температура байланысты өзгертуге негізделген. Мұндай термометрлермен өлшеудің шектері –190-нан 600⁰С-ға дейін. Сұйық шыны термометрлердің әрекет принципі термометрге құйылған термометрлік сұйықтың жылулық ұлғаюына, яғни осы сұйықтың көлемінің өзгерісіне негізделген. Термометрлік сұйық ретінде сынап, толуол, этил спирті, эфир т. б. пайдаланылады.

Сұйық шыны термометрлер -90ºС-тан 600ºС-қа дейінгі температураны өлшеуге пайдаланылады да, ішіне шкала орнатылған таяқша түрінде жасалады. Батырылатын ұшы шкаласы бар термометрлерде тік және бұрышты болып келеді.

Сұйық термометрі (сурет 10.2.1) резервуаран 1, жартылай термометрлік сұйықтықпен 3 толтырылған , капиллярлы түтікшеден 2, және шкаладан 4 тұрады. Капиллярлы түтікшедегі бос кеңістік және қордағы (запас) резервуар инертті газбен толтырылады.

Сонымен қатар сынапты электрокантактілі термометрлер (сурет 10.2.2) пайдаланылады, олар дабыл беруге (сигнализации) немес белгілі бір температураны ұстап тұруға арналған (берілген тұрақты кантактімен немесе қозғалмалы контактімен).

Сынап 1, ұлғайып, контактілі өткізгіштің жоғарғы бөлігіне тиеді 2, оның жағдайын арнайы құрылғымен тіркеліп отырады 5. Өткізгіш жағдайын, термометр корпусының сыртында орналасқан магниттің 4 айналуы арқылы өзгертуге болады.

Сұйық шыны термометрлердің артықшылығы – пайдалануға қарапайым және өлшеудің жоғары дәлдігін көрсетеді.

Кемшілігі мыналарды жатқызуға болады: шкалалардың нашар көрінуін (арнайы ұлғайтатын оптика пайдалану), көрсеткішті автоматты жазу мүмкіндігі жоқ, көрсеткішті қашықтан бере алмайды және қайтадан жөндеуге жатпайды.

Сурет 10.2.2. Электрокантактілі сұйықтық термометр
10.3.2 Дилатометрлік термотерлер

Дилатометрлік термотерлер. Олардың әркет принципі түтікше мен стерженьнің сызықтық температуралық ұлғаю коэффициенттерінің әртүрлі

болуына қарай қыздырған кездегі ұзындықтарының өзгеруін пайдалануға

негізделген (сурет 10.3.2.1).

Сурет 10.3.2.1 Дилатометрлік термометрмен өлшеу сұлбасы

Температураға байланысты қатты дененің ұзындығының өзгерісі сызықтық тәуелділікпен аппроксимацияланады:




, (10.3.2.1)

Мұндағы - сызықтық ұлғаюдың орташа коэффициенті;

Егер бастапқы жұмыс диапазонында екі қатты дененің температуралары бірдей болса және тең болса, онда диапазон соңында туындайтын ұзартылған дене айырмашылығы мынаған тең

Биметалды термометрлер деп, бір-бірімен тұтас дәнекерленген, сызықты температуралық ұлғаю коэффициенттері әртүрлі болатын екі әрткеті металл пластинкадан, мысалы болат пен инвардан жасалған өлшеуіш құқралдарын айтады. Қыздырғанда биметалл пластинка деформацияланып, сызықты температуралық ұлғаю коэффициенті кішірек металл жағына қарай иіледі. Температураны әртүрлі жүйелерде реттеуде кеңінен қолданыс тапқан датчиктің сұлбасы сурет 10.3.3.1 көрсетілген.

Сурет 10.3.3.1. Биметалды термометрмен өлшеу сұлбасы

Биметаллды термометрлерді бөлме температураларын өлшеуде – тура өлшеу арқылы және автоматты реттеу үшін (бұл жағдайда сезгіш элемент реле контактілерімен басқару жүйесімен әрекет етеді) кеңінен қолданылады.

Биметалды термометрлердің негізгі қателігі өлшеу шегінің 1-3% құрайды, градуирлік сипаттамасы сызықтыққа жақын. Бірақта термометрлердің сезгіш элементтері өзара бір-бірімен алмастырылмағандықтан аспаптары жеке градуировканы талап етеді.

Манометрлік термометрлермен -150 дан 600°С-ға дейінгі температураларды өлшеуге болады. Өлшеу диапазоны терможүйедегі толтырылған жұмыстық зат арқылы анықталады.

Термометрдің терможүйесі (сурет 10.3.4.1) термобаллоннан 1, капиллярлы түтікшеден 3 және манометрлік бөлігінен 2 тұрады.

Сурет 10.3.4.1. Манометрлік термометр.

Аспаптың барлық жүйесі (термобаллон, капиллярлы түтікше, манометрлік серіппе) жұмысшы затымен толтырылған. Термобаллон өлшеу обьектісіне батырылады. Жұмысшы затының температурасы өзгерген кезде, тұйық жүйедегі термобаллондағы қысым өзгереді, ол капилляр түтікше арқылы манометрлік термометрдің өлшегіш аспабы болып табылатын, манометрлік бөлігіне беріледі. Манометрлік термометрлер құрылымы бойынша барлық типтері бірдей. Өлшеу жүйесінің конструкциясына қарай олар көрсеткішті, өзі жазатын, көрсеткішті қашықтан беруге арналған өзіне орналастырылған түрлендіргішімен шкаласыз болып бөлінеді.

Манометрлік термометрлер – көрсеткішті қашықтан беретін және өлшеуді автоматты түрде тіркеуді жүзеге асыратын қарапайым құрылғы. Термометрлер унифицирленген пневматикалы және электрлік сигналдармен шығарылады. Мұндай термометрлердің артықшылығы – жарылысты қауіпті нысандарда (обьект) пайдалануға болатындығында. Кемшілігіне мыналар жатады: жөндеуге күрделі және аспаптың разгерметизацияға ұшырауына байланысты тексеруді (поверка) жйі жасау қажет, сонымен қатар термобаллонның размері үлкен.

Мұндағы және - бастапқы және соңғы температуралар;

Нақты жүйеде температура өзгергеннен кейін термобаллонның көлемі өзгереді және қысым өзгергеннен кейін манометрлік серіппе көлемі өзгереді, сонымен қатар термобаллонмен капилляр арасында масса алмасу жүргендіктен мұндай сызықты байланыс қатаң түрде сақталмайды. Бұл өзгерістер өте үлкен болмағандықтан газды манометрлік термометрлердің шкаласы теңөлшемді деуге болады.

Мұндағы және - аспап шкаласы бойынша температураның бастапқы және соңғы шкаласына сәйкес келетін, терможүйедегі қысым.

Осы теңдеу бойынша температураны берілген диапазонда өлшеу үшін жүйесін толтырудың бастапқы қысымын өлшеуді есептеуге болады. шкала диапазонына байланысты 1 ден 3 МПа дейін болуы мүмкін. неғұрлым үлкен болса, соғұрлым үлкен және аспап көрсеткішіне барометрлік қысымның әсері соғұрлым төмен.
10.3.6. Сұйықтық манометрлік термометрлер

Мұндай типтік аспапатарға термометрдің барлық жүйесіне кейбір бастапқы қысыммен термометрлік сұйқтық толтырылады. Берілген термометрлерге термометрлік зат ретінде 10-15МПа қысыммен мынап, ал бөлме температурасында толуол, кислол, пропилді спирт пайдаланылады. Сынаппен толтыру кезінде өлшеу диапазоны -30÷600°С-қа дейін, ал шектелген сұйықтықтар үшін -150 ÷300°С-қа дейін. Сұйықтық сығылмайтындықтан, сұықтық термометрлерде термоболлон көлемі манометрлік серіппе қасиетімен үйлестірілуі тиіс.

-

Мұндағы - сұйықтың көлемдік ұлғаюының температуралық коэффициенті; - термобаллон материалының сызықтық ұлғаю коэффициенті; - термобаллондағы температурасы кезіндегі сұйықтық көлемі.

(10.3.4.3) теңдеуінен көріп тұрғанымыздай, қызу кезінде көлемнің өзгеруі температураның сызықты функциясы болып табылады, яғни шкаласы теңөлшемді.

Сұйықтықтың жылу өткізгіштігі үлкен болғандықтан термометр термобаллоны өлшейтін ортаның температурасын тез қабылдайды. Бірақта осы себептен газдық термометрлерге қарағанда сұйықтық термометрлердің қоршаған орта температураларының тербелісінен қателігі көп. Сұйықтық термометрлер үшін капиллярдың біршама ұзындығы кезінде биметалды компенсатор түріндегі компенсациялық құрылғы пайдаланылады.

Жүйедегі сұықтықты қайнап кетуден қорғайтын қысым болғандықтан, барометрлік қысым өзгерісінң қателігі болмайды.
10.3.7 Конденсациялы манометрлік термометрлер
Мұндай термометрлерде манометрлік зат ретінде тез қайнайтын сұйықтық (пропан, этил спирті, ацетон, толуол, хлорлы метил және т.б) пайдаланылады. Өлшеу шегі -50÷600°С-қа дейін. Арнайы дайындалған термометрлер өте төмен 0,8 К температураларды өлшеуде пайдаланылады. Компенсациялы манометрлік термометрлердің әрекеті қаныққан бу қысымы мен температураның өзара тәуелділігіне негізделген.

Термометрлердің термобаллонның бөлігі (әдетте, көлемінің 70-75%) конденсатпен толтырылып, оның жоғарғы жағында, яғни конденсат үстіндегі капилляр мен манометрлік түтікте пайдаланылатын жұмыстық заттың қаныққан буы болады.

Конденсациялы манометрлік термометрлердің әрекеті қаныққан бу қысымы мен температураның өзара тәуелділігіне негізделген. Өлшенетін ортаның температурасын арттырғанда термобаллонлағы сұйық буланады да, ол терможүйедегі қаныққан будың қысымының өзгерісіне әкеледі, соның нәтижесінде беріліс механизмі арқылы бос ұшы стрелкаға жалғанған манометрлік серіппе деформацияланады. Уақыттың берілген мезетінде стрелка өлшенетін температураның мәнін көрсетеді.

Конденсатты термомтерлерде шкала бірқалыпты болмайды, бұл конденсаттың қаныққан буының қысымы өзгерісі мен температура арасындағы бейсызықты тәуелділікпен түсіндіріледі.

Термоэлектрлі термометрлермен температураларды өлшеу (термоэлектрлі түрлендіргіштер, ТЭТ) термопара ұштары өзара дәнекерленген екі әртекті А және Б өткізгіштерден тұрады. Қосылыс нүктелерінің әртүрлі температурасында, яғни термопара ұштарындағы температура айырымы артқан кезде термопара тізбегінде өсетін ЭҚК-і пайда болады. 1821 жылы неміс физигі Т. Зеебек ашқан бұл құбылыс термоэлектр эффектісі деп аталады.

Термопараны түзетін өткізгіштер термоэлектродтар деп аталады. Олар әдетте металдан және олардың қорытпаларынан жасалады. Термопара ұштары өзара дәнекерленген екі әртекті А және Б өткізгіштерден тұрады (сурет 10.2.1.1).

сурет 10.2.1.1 Термопара контурының сұлбасы

Мұндай өткізгіштер термоэлектродтар деп аталады, олардың байланысқан жері – дәнекер. Өлшенетін ортаға батырылатын, температурасындағы дәнекер жұмысшы деп аталады, екінші дәнекер еркін деп аталады. Егер термопараның бір дәнекерінің температурасын тұрақты қалдырып (қоршаған ортаның температурасына жуық), келесі дәнекерін қыздырса, онда туатын термоЭҚК-і мен қыздырылған ұшының темпераиурасы арасында айқын тәуелділік байқалады. Демек термопара температураның өзгерісін ЭҚК-нің өзгерісіне түрлендіреді.

Термотоктың пайда болуы келесілермен түсіндіріледі: әртекті материалдардан жасалған екі өткізгіштің бірдей қыздырылған ұштарын жалғау кезінде, екіншіге қарағанда біріншісінде бірлік көлемдегі еркін электродтар мөлшері көп, соңғысы бірінші өткізгіштен екіншіге көп мөлшерде диффундировать. Осы жағдайда бірінші өткізгіш оңмен зарядталады, ал екіншісі теріспен. Осы жағдайда өткізгіштердің түйіндерінде пайда болған электр кеңістігі диффузияға қарсы тұрады, нәтижесінде термоЭҚК-і туындайды.

Екі әртекті өткізгіштен тұратын, тұйық сымында, дәнекерлерінің температуралары (t=t) тең болған жағдайда Iнолға тең. Осы бейнеде, егер дәнекерлер бір температурада (t) болса, онда әр дәнекердегі контактілі ЭҚК-і өзара бі-біріне тең және бір-біріне бағытталған. Мұндай жағдайдағы контурдың нәтижелік термо-ЭҚК-і мынаған тең:
ЕАВ(t, t) = eАВ(t) – eАВ(t) = 0

немесе еАВ(t) = –eВА(t) ескере отырып,

яғни контурдың термо-ЭҚК-і контактілі термо-ЭҚК-інің арифметикалық суммасына тең (термоэлектродтардың реттік жазбасы контурды айналу бағытына сәйкес келеді).

Тұйық жүйе үшін

ЕАВ(t, t)=eАВ(t) + eВА(t), немесе ЕАВ(t, t) = eАВ(t) – eАВ(t). (10.2.1)

eАВ(t)=С=const және EАВ(t, t)=eAВ(t) – С=f(t).

Еге t=const болса, E(t, t)=f(t) белгілі тәуелділігінде термо-ЭҚК-і өлшеу жолымен t температурасы анықталуы мүмкін.