Temperaturun öLÇÜLMƏSİ plan temperatur şkalaları və temperatur kəmiyyət vahidləri. Mexaniki kontakt termometrləri

► mexaniki kontakt termometrlərinə aiddir: dilatometrik, bimetalik, maye –şüşəli, mayeli manometrik, kondensasiyalı manometrik və qaz.

Dilatometrik termometr (şəkil 2, a) –metallik boru şəklində böyük temperatur xətti genişlənmə əmsalının və cubuğa (farfor) –kiçik xətti genişlənmə əmsalina malik olubbir –birinə bağlanmışdır. Ucların yerdəyişmələri fərqi –borunun və çubuğun, temperatur dəyişməsi səbəindən, dəstəklidişli sistem tərəfindən qəbul edilir və hesablama qurğusuna ötürülür.

Bimetallik termometr (şəkil 2, b) ikiqat metallik –fərqli xətti genişlənmə əmsalına malik olan bütdən ibarətdir. Ən geniş yayılmış lent kimi latun (tunc) və invar lentləri hesab olunur. Temperaturun dəyişməsində lentanın forması dəyişir ki, bu da hesablama qurğusuna ötürülür.

Mayeli şüşəli termometr (şəkil 2, v) kapiliyarlı şüşə balondan –termometrik maye ilə doldurulmuş balondan ibarətdir. Mayeli (termometrik) və kapiliyarlı şüşə balonun fərqi həcmi genişlınmə əmsallarına malik olması ilə əlaqədar olaraq temperaturun ölçülməsi imkanı yaranır.

Mayeli manometrik termometr (şəkil 2,q) elastiki həssas elementdən və birləşdirici metallik kapiliyardan ibarət, mühitə batırılan termobalondan ibarət olub temperaturun ölçülməsinə aiddir. Bütün sistem termometrik maye ilə doldurulur. Temperaturun yüksəlməsində maye genişlənir və nəticədə elastik həssas elementin deformasiyasına gətirir.

Şəkil 2. Mexaniki kontaktlı termometrlərin sxzemi.
► Metallik müqavimət termometri (şəkil 3, a) termoretistor, mühafizə çuxolu və birləşdirici başlıqlar şəklində həssas elementdən ibarətdir.

Həssas element – metallik müqavimət termometrində istiliyə dayanıqlı izdyasiya materialından olan qəfəslə sarğılar (dolaqlar) şəklində yerinə yetirilir. Temperatura görə onun həssas elementinin müqavimətinin dəyişməsi, sabit cərəyanda gərginliyin düşməsi yaxud sabit gərginlikdə cərəyanın qiyməti haqqında mühakimə yürüdülür.

Yarımkeçiricili müqavimət termometri (şəkil 3, b) metallik termometrdə analoji olub, onun həssas elementi şayba yaxud yarımkeçirici materialdan iki elektrik çıxış olan businkdən yerinə yetirilir.

Termoelektrik termometr termocütdən, mühafizə çexolundan və birləşdirici varlıqdan ibarətdir. Termocüt həssas elementə xidmət edir və müxtəlif materiallardan iki ədəd termoelektroddan ibarətdir. Termocütün bir (soyuq) spayı (qütbü) sabit temperaturda tutulur. Termo EHQ-ə, termocütlə yüksəlməklə ikinci (qaynar) qütbün (spayın) temperatur ölçüsü olur. Şəkil 3, v –də standart termoelektrik termocütünün sxemi, şəkil 3, q-də zərif çexolda termocütün sxemi verilmişdir.


Şəkil 3. Elektrik kontakt termometrlərinin sxemi.

Mühazirə 3, 4, 5.

Termoelektrik termometrlər
PLAN

1. Əsas anlayışlar və təyinlər;

2. İş prinsipi;

3. Ölçü cihazının termocüt zəncirinə qoşulması;

4. Uzadıla bilən (kompensasiyaedici) termoelektrod naqillər;

5. Termocütün sərbəst uclarının temperaturlarına düzəlişlər;

6. Termoelektrod materialları və termocütlərin tipləri;

7. Termocütlərin konstruksiyaları;

8. Termocütlərin köməyi ilə temperaturların ölçülməsində əsas xəta mənbələri;

9. Termocüt siqnallarının ölçü vasitələri;

ƏDƏBİYYAT
1. 1. Чистофорова Н.В., Колмогоров А.Г. Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров. Учебное пособие. – Ангарск. 2008 – 200с.

Termoelektrik termometrlərlə temperaturun ölçülməsi 1821-ci ildə alman fiziki T. Zeebekin kəşf etdiyi “termoelektrik effektindən” istifadəyə əsaslanmaqla və əsas mahiyyəti müxtəlif metal yaxud ərintinin iki birləşməsi arasında yaranan temperatur fərqi hesabına termoelektrik hərəkəetedirici qüvvənin toplanmasına əsaslanmışdır.

Başqa sözlə, əgər zəncir iki müxtəlif cinsli materialdan ibarətdirsə onda belə zəncir termocüt adlanır.

Termoelektrik termometr olaraq aşağıdakılardan təşkil edilmiş dəstlərin qəbulu anlaşılır:

1) temperaturun elektrik gərginliyininə çevrilməsini həyata keçirən termocütlər;

2) əlaqə xətləri (uzadılan naqillər);

3) istilik –EHQ ölçülməsi üçün ikinci dərəcəli cihazlar.

► Termocüt zəncir təsəvvüründə olub, iki öz aralarında birləşdirilmiş müxtəlif cinsli A və B naqillərindən ibarətdir (Şəkil 1). Bu naqillər termoelektrodlar adlanır, termoelektrodların birləşdikləri yer (nöqtə) qalay (lehim) adlanır.

Şəkil 1. Termocüt konturunun sxemi.

Ölçülən mühitə batırılan t temperaturlu qalay (lehim) termocütün işçi qalayı (ölçücü), ikinci isə t_o temperaturlu olmaqla sərbəst (birləşdirici) qalay (lehim) adlanır.

Zeebek tərəfindən müəyyən edilmişdir ki, əgər t_o və t temperaturları bərabər deyildirsə onda belə zəncirdən İ_t elektrik cərəyanı axacaqdır. Cərəyanın istiqaməti qalayların temperaturları fərqindən asılıdır. Belə zəncirin qapanmasında uclarda termo – EHQ ölçülə bilər. Bu effekt əks təsirə də malikdir, yəni belə zəncirdən elektrik cərəyanı buraxmış olsaq bu cərəyanın istiqamətindən asılı olaraq qalaylardan birində qızma, digərində soyuma baş verir (Pelte effekti).

Termocərəyanların əmələ gəlməsi aşağıdakılarla izah edilir: iki fərqli materialdan ibarət eyni qızdırılmış naqil birləşdirildikdə, onlardan 1-cidə vahid həcmdə sərbəst elektronların miqdarı ikincidə çox olacaqdır, eyni zamanda ikincidən 1-ciyə daha çox elektron diffuziya edəcəkdir, nəinki əksinə. Beləliklə, 1-ci naqil (+) yüklənmiş, ikinci isə (–) yüklənmiş olacaqdır. Bununla belə birləşmə yerində elektrik sahəsi bu diffuziyaya əks təsir göstərəcək və nəticədə hərəkətli tarazlıq vəziyyətinə gəlmiş olur, naqillərin sərbəst uclarında bəzi potensiallar fərqi (termo - EHQ) yaranır. Temperaturun artması ilə bu termo –EHQ-nin qiyməti də artır. Bundan başqa termo –EHQ eynicinsli naqillərin ucları arasında müxtəlif temperaturlarda belə yaranır. Bu halda hərəkətli tarazlıq vəziyyəti baş verənədək daha çox qızmar uc böyük miqdarda sərbəst elektronlara malik olduğundan nisbətən az qızmar ucda (lehimə - qalaya) sərbəst elektronların konstruksiyasından daha çox olduğundan – daha çox (+) yüklənir. Naqilin ucları arasında temperatur fərqinin yüksəlməsi onda əmələ gələn termo –EHQ artmasına gətirir.

Beləliklə, bu iki amil –kontaktlardakı potensiallar fərqi və elektronların diffuziyası –zəncirin son termo –EHQ-nin toplananları olmaqla onların qiyməti termoelektrodların təbiətindən və termoelektrik çeviricinin (TEÇ) qalaylarının temperatur fərqindən asılı olur.

İki müxtəlif cinsli keçiricidən (naqildən) ibarət qapalı zəncirdə qalayların temperaturları bərabər olduqda (t =t_o) termocərəyan O-a bərabərdir. Beləliklə, qalaylar eyni temperatura (t_o) malik olarsa, onda kontakt EHQ hər bir qalayda (qütbdə) bir-birinə bərabər olub istiqamətcə əks olurlar. Bu zaman son termo –EHQ (konturdakı):

yaxud nəzərə alsaq ki, _,

Başqa sözlə son termo –EHQ (konturun) kontakt termo –EHQ arifmetik cəminə bərabərdir.

Qapalı zəncir üçün

_ yaxud

_ (1)
(1) tənliyi termoelektrik çeviricilərin (TEÇ) əsas tənliyi adlanır. Bundan görünür ki, konturdakı TEHQ t və t_o temperatur funksiyalarından asılıdır. Əgər sərbəst ucların temperaturunu sabit t_o=const etsək alarıq:




Məlum E (t, t_o) =f(t) asılılığı TEHQ ölçülməsində əgər t_o=const olarsa t –ni tapmaq olar.

Hal-hazırda E(t, t_o)=f(t) asılılığını şərh etməyə qadir nəzəriyyə yoxdur, odur ki, bu səbəbdən TEÇ-rin dərəcələnməsi çətinləşir. Müxtəlif TEÇ üçün t temperaturunun ölçülməsində bu asılılıq yəni TEHQ-nin ölçülən temperaturdan asılılığının qurulması və dərəcələnməsi təcrübi yolla təyin edilir. Temperaturun dərəcələnməsi t_o=const. Onun qiyməti standartlaşdırılmışdır, t_o=O^oC. Təcrübədə müxtəlif TEÇ üçün standart dərəcələnmiş cədvəldən istifadə edirlər [1] (əlavə 3. bax).

► TEHQ ölçülməsində zənciri ölçü cihazına aşağıdakı sxemlərdən birindən istifadə etməklə qoşurlar (şəkil 2).

Şəkil 2. Ölçü cihazının termocüt zəncirinə qoşulması:

a – üçüncü keçiricili C zəncir – termocüt qalayına qoşulduqda;

b – üçüncü keçiricili C zəncir – termocüt elektroduna qoşulduqda.

Hər iki (sxemdə) sxemi – zəncirə üçüncü C keçiricinin qoşulması kimi təsəvvür etmək olar, yəni ölçü (cihazını) termocüt zəncirinin qapanması kimi təsəvvür edib üçüncü keçiricinin (mis-Cu) ardıcıl qoşulması kimi cihaz çərçivəsində yerinə yetirilir. Bu halda C çeviricisinin birləşdirilməsi yerində əlavə qalay əmələ gəlir, məxsusi TEHQ artır və buna görə son TEHQ-ə xətalar daxil edilməlidir.

Birinci qoşulmada (2, a) – 1 qalay işçi (nöqtə 1), iki sərbəst qalay (nöqtə 2 və 3). İkinci qoşulmada (2, b) -1 qalay işçi (nöqtə 1), bir sərbəst (nböqtə 2) və iki neytral – sabit t₁ temperaturlu qalay olur.

Göstərsək ki, TEHQ hər iki halda eynidir:

Əgər t=t_o, onda

Əgər

2, b zənciri üçün alarıq:

burada

_ (2)

(2) tənliyi TEÇ-nin əsas tənliyinə (1) uyğun gəlir, uyğun olaraq, TEHQ-si TEÇ-də zəncirə üçüncü keçiricinin (naqilin) daxil edilməsində onun ucunda temperaturların bərabər olması səbəbindən dəyişmir. Bu nəticə istənilən sayda keçiricilər və ölçü cihazlarına şamil edilə bilər. Əksər hallarda ölçü cihazları termocütə 2, a sxemi üzrə birləşdirilir.

► Yuxarıda qeyd olunduğu kimi termoelektrik termometrlər dəstinə termocüt və ölçü cihazı (ÖC) ilə yanaşı uzadılan naqillər də daxil edilir. Bundan başqa bu naqillərin uzunluğu hər bir hal üçün fərdi olmaqla termocüt və ÖC-nın qarşılıqlı yerləşdirilməsindən asılıdır. Bu halda ölçü zəncirində iki əlavə keçirici: F və D ortaya çıxır (şəkil 3).


Şəkil 3. Uzadılan F və D naqilli TET-rin ölçü sxemi.
Qeyri-nəcib metallardan olan termometrlər üçün uzadılan naqillər termoelektrod materialları ilə eyni materiallardan hazırlanır, ancaq nəcib materiallardan olan termometrlər üçün uzadılan naqillərin ucuzluğuna nail olmaq üçün onları termometrdəki TEHQ-ə bərabər olan materialdan hazırlayırlar. Kompensasiya naqillərinin qeyri-düzgün qoşulmasından qaçınmaq üçün onun tellərinin rəngləri (izolyasiyasının) istifadə edilən materiallardan asılı olaraq müəyyən məxsusi rənglərə malik olur (Cədvəl 1).

Cədvəl 1. Kompensasiya naqillərinin xarakteristikası

Termocütlərin tipləri	Kompensasiya naqilləri
	tip	Naqilin materialı	İzolyasiyanın rəngi (uyğun)
Xromel- Kopelevıy	XK	Xromel -kopel	Bənövşəyi – sarı
Xromel- alyumelovıy	XA	Xromel -alyumel	Bənövşəyi –ağ
	M	Mis-konstantan	Qırmızı – qəhvəyi
Platin rodium -platinli	П	Mis –termocüt ərintisi	Qırmızı – yaşıl

► Termocütlərin sərbəst uclarının temperaturuna düzəlişlər termostatik-ləşdirmə və düzəlişlər daxil edilməklə yerinə yetirilir.

Termostatikləşdirmə.

Laboratoriya şəraitində sərbəst ucların temperaturunu 0^oC-ə bərabər saxlamaq mümkündür. Bu məqsədlə termometrin sərbəst uclarına, mis keçirici qalaylı ucları az miqdarda yağlanmış şüşə borucuğa batırılır ki, bu şüşə boru da öz növbəsində Dyuara borusuna yerləşdirilir ki, burada əriyən buz doldurulmuş olur. Bununla belə sərbəst uclar ən azı (100...150)mm dərinlikdə buza batırılmalıdır. Bu üsulda sərbəst ucların temperaturlarının kompensasiyasına lüzum yoxdur. Bu üsul t-run (sərbəst uclardakı) sabitliyinin təmin edilməsində onların t-nın nəzarət edilməsində ±(0,2...0,5)^oC xətalarla saxlanmasına imkan verir.

Düzəlişlərin daxil edilməsi.

Sənayedə termostatikləşdirmə məqbul üsul hesab edilmir. Bu halda sərbəst ucların temperaturlarına düzəlişlərin daxil edilməsi mütləqdir. Dərəcələnmiş temperaturla t_o(0^oC) otaqdakı (binadakı) cari temperatur t_o¹ arasındakı fərqi kompensasiya edilməlidir. Burada iki üsul mövcuddur əl və avtomatlaşdırılmış.

Əl üsulunda t_o¹ temperaturunu ölçməküçün köməkçi termometrin (məsələn, civəli) və uyğun TEÇ dərəcələnmə cədvəli tələb edilir.

Düzəlişin daxil edilməsi alqoritmi aşağıdakı kimidir:

1) ölçü cihazının köməyi ilə termocütün E(t, t¹_o) sərbəst uclarının t_o¹ temperaturunda TEHQ-nə təyin edilir;

2) köməkçi termometrin köməyi ilə t¹_o cari qiyməti təyin edilir;

3) dərəcələnmə cəvdəlinə uyğun olaraq E (t_o¹, t_o) termocütünün TEHQ-nin (t_o¹ - t_o) aralığında uyğun düzəlişin qiyməti təyin edilir;

4) TEHQ-nin təsis edilmiş qiyməti aşağıdakı düsturla təyin edilir:

_ (3)

burada “+” işarəsi _ olduqda;

“–” işarəsi _ olduqda götürülür.

Hal-hazırda avtomatik düzəlişlərin daxil edilməsi üsulu geniş tətbiq edilir. Bu üsulda TEÇ-nin sərbəst uclarındakı temperatura xüsusi kompensasiyaedici qurğunun köməyi ilə avtomatiki olaraq təmin edilir.

Kompensasiyaedici körpü (şəkil 4) tarazlaşdırılmamış R₁, R₂, R₃ sabit manqanlaşdırılmış rezistorlu və R_m mis rezistorlu körpü təsəvvüründədir. ab diaqonalı qida mənbəyinə qoşulur.

Şəkil 4. Termocütün sərbəst uclarındakı temperatura düzəlişlərin daxil edilməsinin avtomatik sxemi.

Ölçü diaqonalı cd uzadılan F naqili və birləşdirici C naqilin ayrılışına daxil edilir. _ körpü tarazlıqda, yəni _ olur. Temperaturun yüksəlməsində R_m rezistorunun sərbəst uclarındakı F və D naqillərinin uclarındakı temperaturda yüksəlir, nəticədə diaqonalda U_CD gərginliyi yaranır. Bu gərginlik çatmayan TEHQ-ni kompensasiya edir və düzəliş qiyməti:

_ olur.

Yəni ölçü cihazının TEHQ-si:

► Yüksələn TEHQ-nin qiyməti termoelektrodların materialı və termometrin işçi və sərbəst uclarının temperaturundan asılıdır. Termoelektrodlar keyfiyyətində əsasən o metallar və ərintilər tətbiq edilir ki, nisbətən daha böyük TEHQ əldə olunur. Daha yüksək TEHQ qiymətinə malik termometrlərin tətbiqi temperatur ölçmələrinin etibarlılığını artırır. Termometrlərdəki yaranan TEHQ nisbətən kiçik olur –hər 100^oC üçün ≤8mV və yüksək temperaturların ölçülməsində 70mV-u aşmır.

Termoelektrik termometrlərin hazırlanması üçün termoelektrod materiallarına bir sıra tələblər qoyulur:

• istilik dayanıqlı və mexaniki davamlı;

• kimyəvi ətalətlilik;

• termoelektrik xarakteristikasının stabilliyi və (formalaşması) təsəvvür olunmaqlığı;

• TEHQ-nin temperaturdan asılılığı xətli asılılığa yaxın olmaqla bir qiymətliliyi;

• yüksək həssaslıq.

Hal-hazırda mövcud materiallardan heç biri bütün tələbləri ödəmir, odur ki, müxtəlif ölçmə hüdudları üçün fərqli materiallardan hazırlanan termoelektrodlardan istifadə edilir.

Termoelektrod materialları keyfiyyətində termometrlərin hazırlanması üçün başlıca olaraq saf metallar və onların ərintiləri tətbiq edilir: Ən geniş yayılmış materiallar: Pt – platin; platin – rodium (Pt+Rh); xromel, alyumel və kopel hesab edilir. Laboratoriya qurğularında ölçmələr üçün həmçinin Cu –mis, Fe –dəmir, konstantan və s. tətbiq edilə bilir.

1 yanvar 1999-cu ildə RF-da dövlət standartı keyfiyyətində Dövlətlərarası standart ГОСТ 6616-94 “Termoelektrik çeviriciləri. Ümumi texniki şərtlər” qüvvəyə minmişdir. Standartla 12 tip termoelektrik çeviricilərinə olan tələblər normalaşdırılmışdır:

Cədvəl 2. TEÇ əsas tiplərinin kimyəvi tərkibi və ölçülən temperatur hüdudları (MEK –Beyn. Elek. Kom)

Termocüt-lərin tipləri	Dərə-cələnmənin şərti işarə-si (RF)	Dərəcə-lənmənin şərti işa-rəsi (MEK)	Termoelektrodların kimyəvi tərkibi, kütlədəki %-lə miqd.		Temperatur ölçmə hüdudu, ^oC
			müsbət (+)	mənfi (–)	aşağı	yu-xarı	qısa müd-dətli
Xromel -alyumel	XA	K	Ni+9,5Cr	Ni+1Si+2Al+2.5Mn	-200	1200	1300
Xromel -kopel	XK	L	Ni+9,5Cr	Cu+(42...44)Ni+0.5Mn+0.1Fe	-200	600	800
Xromel-konstant	XKm	E	Ni+9,5Cr	Cu+(40...45)Ni+1,0Mn+0,7Fe	-200	700	900
Mis-kopel	MK	M	Cu	Cu+(42...44)Ni+0,5Mn+0,1Fe	-200	100	-
Mis-konstant	MKn	T	Cu	Cu+(40...45)Ni+1,0Mn+0,7Fe	-200	350	400
Fe-konstant	ЖK	J	Fe	Cu+(40...45)Ni+1,0Mn+0,7Fe	-200	750	900
Nixrosil-nisil	HH	N	Ni+14,2Cr+1,4Si	Ni+4,4Si+0,1Mg	-270	1200	1300
Silx-silin	CC	I	Ni+9Cr+0,9Si	Ni+(2...2,8)Si	0	800	-
Platin-rodium-platin	ПП13 ПП10	R S	Pt+13Rh Pt+10Rh	Pt Pt	0	1300	1600
Platinrodium-platinrodiumlu	ПP	B	Pt+30Rh	Pt+6Rh	600	1700	-
Volframreni-um-volfram-reniumlu	BP	A-1 A-2 A-3	W+5%Rh	W+20Re	0	2200	2500
+Rh-rodium +Re -renium

Nəcib və çətin əriyən metallar əsasında termoelektrik çeviriciləri aşağıda-kılardır:

Volframrenium – volframreniumlu (TBP) TÇ-lər ən yüksək və uzun müddətli tətbiqə -2200^oC malikdir –ancaq qeyri-oksidləşdirici mühitdə, belə ki, 600^oC-də və havada çox sürətlə oksidləşərək termoelektrodları dağılır. Bu termocütlər yalnız Ar, He, quru H və N, həmçinin vakumda dayanıqlı hesab olunur. Əsas çatışmamazlığı –TEHQ pis təsəvvür olunmasıdır (W+Rl)

Platinrodium-platinli (TПП-10 və TПП-13) termoçeviricilərin əsas tətbiq sahəsi metallurgiyadır, ölçmə diapazonu 1000...1600^oC. TПП 10 etalon vasitə hesab olunur. Bu TEÇ-rin çatışmamazlığı termoelektrodlarının istənilən çirklənməyə həssaslığı və yüksək qiymətidir (Pt+Rh)

Platinrodium-platinrodiumlu (TПP) termoçeviricilərinin xüsusiyyətləri: çox kiçik TEHQ malik olmasıdır, 20^oC-də - 0,002 mV, 120^oC - 0,04mV təşkil edir. Odur ki, soyuq qalayın (lehimin) temperaturuna düzəliş aparılmasını tələb edir.

Qeyri nəcib metallar əsasında termoelektrik çeviricilərin (TEÇ) əsas modelləri aşağıdakılardır:

- xromel – kopel istilikçeviriciləri (TXK) bütün sənaye TEÇ –dən ən böyük differensial həssaslığa malik olması ilə seçilir, dəqiq temperatur ölçmələrində və həmçinin kiçik tem-tur fərqlərinin ölçülməsində tətbiq edilir. Termocütün texniki resursu bir neçə 10 000 saat təşkil edir. Çatışmamazlığı deformasiyaya yüksək həssaslığıdır.

- xromel –alyumel termoçeviricisi sənaye və elmi-tədqiqat işlərində geniş yayılmışdır. Ölçmə hüdudu ...1200^oC (uzun müddətli) və 1300^oC (qısamüddətli) oksitləşdirici və ətalətli mühitdə tətbiq edilir (TXA). Bu termometrlərin əsas üstünlüyü digər qeyri-nəcib metal termocütlərinə nisbətən yüksək temperaturlarda oksidləşməyə dayanıqlığa malik olmasıdır. Çatışmamazlığı TEHQ-nin dönər tsiklik qeyri-stabilliyi və zamana görə qeyri-dönər qeyri-stabilliyidir. Aşağıdakı qrafikdə standart və geniş yayılmış termocütlərin dərəcə asılılığı verilmişdir. (Şəkil 5).

Şəkil 5. Termocütlərin əsas tiplərinin dərəcələnmə asılılığı.
Termocütlərin konstruksiyaları onların tətbiqi sahəsindən asılıdır.

TEÇ-ri standartlara görə hazırlanmasının aşağıdakı tipləri vardır:

a) batırılan və səthi;

b) stasionar və daşınan;

v) tək, ikili və üçlü;

q) birzonlu və çoxzonlu;

d) adi, sudanqorunan, partlamaya təhlükəsiz və s.

Boru kəmərlərində və digər aparatlarda təzyiq altında yerləşən, temperaturların ölçülməsində istifadə edilən termocütlərin konstruksiyası aşağıdakı kimidir (Şəkil 6). İzolyasiya keyfiyyətində termoelektrodlara geydirilən 1 və 2 kanallı borucuq yaxud farfor müncuqdan (≤1300^oC) və Al, Mg və Be oksidlərindən (≥ 1300^oC) istifadə edilir.

Şəkil 6. Termocütün konstruksiyası:

1 – mühafizə çexolu; 2 – termoelektrod;

3 – izolyasiya muncuqları; 4 – toz;

5 – ştusser; 6 – klemmalı rozetka;

7 – başlıq; 8 – qapaq; 9 – kabel altı ştusser.
Hal-hazırda bütün dünyada termocüt kabellərindən hazırlanan termoelektrik çeviriciləri (TEÇ) geniş yayılmışdır (Şəkil 7). O elastiki metallik borucuq təsəvvüründə olub onun daxilində 1 yaxud 2 cüt elektrod paralel olaraq yerləşdirilir. Termoelektrodlar ətrafındakı fəza hissəsi (boşluq) güclü kipləşdirilmiş (sıxılmış) xırda dispers mineral izolyasiya materialı ilə doldurulur.



Şəkil 7. Bir yaxud iki termoelektrodlu termocütlü kabel:

1 – kabelin örtüyü;

2 – mineral izolyasiya (MgO);

3 – termoelektrod.

Kabelli termocütlərin üstünlükləri:

• daha yüksək termoelektrik stabillik və işçi resurs (2...3 dəfə çox);

• çətin düşülən yerlərdə montajı, əyilməsinin mümkünlüyü, məsələn kabel kanallarında termocütün (TП) uzunluğu 60...100m-ə çatır. Termocütlərlə temperaturun ölçülməsi üçün onları səthə qaynaq etmək, lehimləmək yaxud sadəcə olaraq sıxmaq olar;

• istilik ətalətliliyinin kiçik göstəricisi sayəsində tez cərəyan edən proseslərin qeydə alınmasına imkan verməsi;

• yaxşı texnolojiliyi, az materialtutumlu və müxtəlif istismar şəraitlərində tətbiqinin universallığı;

• böyük işçi təzyiqlərə tab gətirməsi;

• blok-modul icrasında mühafizə çexollu termoçeviricilərin hazırlanması işçi mühitin təsirindən əlavə mühafizənin təmin edilməsi üçün həssas elementin çevik dəyişdirilməsinin mümkünlüyü.

► Termocütlərin köməyi ilə temperatur ölçmələrində xətaların əsas mənbələri aşağıdakılardır:

• qalay yerində pis kontakt və raskalibroka;

• termocütün şuntlanması və qalvanik effekt;

• səs-küy və səpələnmələr (pomexi).

► Termocüt siqnallarının ölçü vasitələri millivoltmetrlər, potensiometrlər və normalaşdırıcı çeviricilərdir.

Millivoltmetr – maqnitelektrik sistemində elektrik ölçü cihazıdır (şəkil 8).

Şəkil 8. Millivoltmetr:

1 –maqnit;

2 –qütblü ucluq;

3 – içlik;

4 – çərçivə;

5 – spiralşəkilli yay;

6 – termocüt.

Millivoltmetrin konstruksiyasında maqnit və hərəkətli sistemi ayırmaq olar. Beləliklə, çərçivədən İ cərəyan şiddəti axıdqda hərəkətli sistemə maqnit elektrik momenti təsir edir:

_ (4)

Əks təsir edən moment –spirallı yayın yaratdığı:

_ (5)

burada W –xüsusi əkstəsir momenti;

φ – çərçivənin dönmə bucağıdır.

Bəzi φ bucağı qədər dönmədə M_əsk=M olur, yəni:

burada _ - cərəyana görə ölçü mexanizminin həssaslığıdır (rad/A).

U gərginliyindən asılı olaraq dönmə bucağı daxili müqavimət R_m nəzərə alınmaqla:

_ (6)

burada _gərginliyə görə cihazın həssaslığıdır.

Şəkil 9-a uyğun TEHQ –nin ölçülməsində qapalı zəncirdə yaranan cərəyan:

_ (7)

burada R_y –düzləndirici makaranın müqaviməti;

R_D - əlavə makaranın müqaviməti;

R_əks – ötürücü naqillərin müqaviməti;

_-sıxıcıya nisbətdə a-b zəncirin müqaviməti;

_millivoltmetrin daxili müqavimətidir.

Şəkil 9. Millivoltmetrlə TEHQ-nin ölçülməsi sxemi.
Millivoltmetrlərin dəqiqlik sinfi: 0,5; 1,0; 1,5 və 2,0.

► Potensiometrlərin iş prinsipi naməlum TEHQ-nin məlum gərginlik düşgüsünə görə kompensasiyasına əsaslanmışdır (Şəkil 10).

Şəkil 10. Potensiometrin ölçü sxemi.
TEHQ-ni normalaşdıran çeviricilərdə komputerə TEÇ-dən informasiya daxil edərkən normalaşdırıcı cərəyan ölçü çeviriciləri tətbiq edilir. Bu cihazların əsas təyinatı TEÇ-nin unifikasiya edilmiş sabit cərəyan siqnalının (0...5mA (0...20mA)) çevrilməsidir.

Beləliklə, normalaşdırıcı çeviricinin çıxış sıqnalı TEÇ-nin sərbəst qalayların-dakı təsis edilmiş temperatura proporsionaldır.

Potensiometrlərin dəqiqlik sinfi 0,5 və 1,5 olur.

Mühazirə 6.

MANOMETRİK TERMOMETRLƏR
PLAN

1. Qaz manometrik termometrləri;

2. Mayeli manometrik termometrlər;

3. Kondensasiyalı manometrik termometrlər;

ƏDƏBİYYAT
1. Чистофорова Н.В., Колмогоров А.Г. Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров. Учебное пособие. 2008 г. АГТУ.
Qaz monometrləri -50...+600^oC temperaturların ölçülməsi üçündür. Termo-metrik maddə olaraq He və N istifadə edilir. Qaz monometrlərinin iş prinsipi Şarl qanunundan istifadəyə əsaslanmışdır:

burada t_o və t – başlanğıc və son temperaturlardır;

P_o və P_t – t_o və t temperaturlarındakı qazların təzyiqləridir;

Β – qazın təzyiqinin termiki əmsalıdır (β=1/273,16 yaxud 0,00366 K^-1);

Real sistemlər üçün bu xətti əlaqə ciddi olaraq gözlənilmir, belə ki, temperaturun dəyişməsi ilə termobalonun həcmi dəyişir və təzyiqin dəyişməsi ilə - monometrik yayın həcmi dəyişir, həmçinin termobalon və kapilliyar arasında kütlə mübadiləsi baş verir. Ancaq, bu dəyişmələr böyük olmadığından hesab etmək olar ki, qaz manometrik termometrlərin şüaları bərabərdir.

(1) düsturunda P_t və t yerinə uyğun olaraq P_b və t_b, həmçinin P_s və t_s qoymuş olsaq qaz manometrik termometrik termometrlərdəkj işçi təzyiqin qiymətini hesablamaq üçün analitik ifadə almış olaraq:

burada P_b və P_s -cihazın şkalasındakı başlanğıc t_b və son t_s temperatur qiymətlərinə uyğun olan termosistemdəki başlanğıc P_b və son P_s təzyiqlərdir.

Bu düsturla verilmiş temperaturun ölçmə diapazonunda sistemin başlanğıc doldurulması təzyiqi hesablanada bilər (P_b). P_b şkalanın diapazonundan asılı olaraq 1...3Mpa ola bilər. P_b nə qədər böyük olarsa ΔP bir o qədər böyük ola bilər və barometrik təzyiqin cihazın göstərişinə təsiri o qədər kiçik olar.

Termobalonun həcmi V_t qaz manometrik termometrlərdə işçi təzyiqdən və temperatur ölçmə hüdudundan asılı deyildir. Əgər temperaturun ölçülməsində ətraf kapilliyar və manometrik yay dərəcələnmiş temperaturdan fərqlənərsə, onda əlavə xəta yaranır. Bunu azaltmaq üçün (V_y+V_k)/V_t(V_y və V_k-yay və kapilliyarın daxili həcmidir) nisbətini termobalonun ölçülərini böyütməklə azaltmağa çalışırlar. Odur ki, qaz manometrik termometrlər üçün böyük ölçülü termobalon xarakterikdir (d=20...30mm, l=250...500mm) və bunun nəticəsi olaraq onların nəzərə çarpacaq ətalətliliyə malik olmasıdır.

► Mayeli manometrik termometrlərdə -termometrin bütün sistemi müəyyən başlanğıc təzyiqli maye ilə doldurulur. Termometrik maddə keyfiyyətində burada sivədən istifadə edilir. (10...15Mpa otaq temperaturunda, təzyiq altında) yaxud P=0,5...5,0 MPa təzyiqdə tolud, ksilol, propil spirti və slikon mayesindən də istifadə edilə bilər. Sistemin civə ilə doldurulmasında ölçmə diapazonu t= - 30...600^oC, üzvi mayelər üçün t= -150...300^oC təşkil edir. Məlum olduğu kimi, mayelər praktiki olaraq sıxıla bilmədiklərindən mayeli termometrlərin termobalonlarının həcmi manometrik yayın xüsusiyyətləri ilə uzlaşdırılmalıdır.

Temperaturun t₀ –dan t –dək ölçülməsində termobalondan maye həcmi sıxılır:
_ (3)
burada β_m - mayenin temperatur həcmi genişlənmə əmsalıdır;

α - termobalonun materialının xətti genişlənmə əmsalıdır;

V_o - t_o temperaturunda termobalonda maye həcmidir.

(3) tənliyindən görünür ki, qızmada maye həcminin dəyişməsi temperaturun xətti funksiyasıdır, odur ki, mayeli termometrlər də qaz termometrləri kimi bərabər skalaya malikdir.

Mayelərin böyük istilikkeçirməyə malik olduqlarına rəğmən termometrin termobalonu ölçülən mühitin temperaturunu nisbətən tezqəbul edir. Ancaq, elə bu səbəbdən mayeli termometrlərdə qaz termometrlərinə nisbətən ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsinin xətası xeyli böyük olur. Mayeli termometrlər üçün kapilliyarlar kifayət qədər uzun olduqda bimetallik kompensator şəklində kompensasiyaedici qurğu tətbiq edilir.

Sistemdəki mövcud olan kiçik təzyiq mayenin qaynamasının qarşısını alır ki, burada da barometrik təzyiqin dəyişməsi səbəbindən xətalar baş vermir.

Manometrik mayeli termometrlərə hidrostatik xətalar xarakterikdir ki, buna səbəb manometrin termobalona nəzərən fərqli vəziyyətlərdə olmasıdır. Bu xətalar cihazın montajından sonra cihazın göstərişinin şkaladakı lazımi qiymətədək sürüşdürülməsi yolu ilə aradan qaldırılır.

► Kondensasiyalı manometrik termometrlərdə manometrik maddə olaraq asan qaynayan mayelər (propan, etil efiri, aseton, tdkol, metil-xlorid və s.) istifadə edilir. Ölçmə diapazonu -50...+350^oC təşkil edir. Xüsusi olaraq hazırlanmış termometrlərlə çox aşağı temperaturları ...0,8 K-dən başlayaraq ölçmələrdə istifadə edilir.

Termometrin termobalonu kondensatla təxminən 70...75% həcmi doldurulur, kondensatın üzərində isə həmin mayenin doymuş buxarı olur. Kapilliyar termobalona elə sallanır ki, onun ucu mayedə o halda olur ki, termobalonda maksimal temperaturda mayenin bir qismi qalmış olsun.

Kondensasiyalı termometrlərin iş prinsipi doymuş buxarın P təzyiqinin aşağı qaynama temperaturlu mayenin temperaturdan asılılığına əsaslanmışdır:

burada λ – gizli buxarlanma istiliyidir;

_, _buxar və mayenin xüsusi həcmləridir.

Kondensasiyalı termometrin termosistemində təzyiq doymuş buxarın işçi mayenin temperaturundakı təzyiqinə bərabərdir və bu da öz növbəsində ölçülən mühitin temperaturuna bərabərdir. Doymuş buxarın P -təzyiqinin temperaturdan asılılığı birqiymətlidir (kritik temperaturadək), ancaq qeyrixəttidir, odur ki, kondensasiyalı termometr -şkalaları nəzərə çarpacaq qeyri-bərabərliyə malikdir. Bərabər .şkalalı kondensasiyalı termometrlər almaq üçün onları xüsusi xətliləşdirici qurğu ilə təchiz edirlər.

İşçi təzyiq P yalnız ölçmə hüdudlarından (asılı olur) və doymuş buxarın təzyiqinin temperaturdan asılı olaraq dəyişməsi qanunundan asılı olur. Beləliklə, termosistemdəki təzyiq yalnız ölçülən temperaturdan t asılıdır, ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsi cihazın göstərişinə təsir göstərmir.

Ola bilər ki, termobalon kiçik ölçüdə hazırlansın, onda kondensasiyalı termometrlər az ətalətli olur, nəinki digər termometrlər. Bundan başqa, bu termometrlər daha həssasdırlar, belə ki, qızmış (doymuş) buxarın təzyiqi temperatur-dan asılı olaraq dərhal (kəskin) dəyişir.

Kondensasiyalı termometrlərə hidrostatik xətalar və barometrik təzyiqin dəyişməsi ilə əlaqədar xətalar xarakterikdir (aiddir). İlk olaraq mayeli termometrlərə analoji olaraq kompensasiya edilir, ikinci isə yalnız termosistemdə təzyiq böyük deyildirsə onun şkalasının başlanğıc (ilk) hissəsi kompensasiya edilir.

Mühazirə 7, 8.

MÜQAVİMƏT TERMOÇEVİRİCİLƏRİ
PLAN

1. İş prinsipi.

2. Müqavimət termoceviricilərinin tipləri.

3. Müqavimət termoçeviricilərin konstruksiyaları.

4.Müqavimət termoçeviriciləri dəstində işləyən ikinci dərəcəli cihazlar.
ƏDƏBİYYAT

1. Чистофорова Н.В., Колмогоров А.Г. Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров. Учебное пособие. 2008 г. АГТУ.
Müqavimət termoçeviricilərinin (MTÇ) işi (müqavimət termometrlərinin –MT) metal və yarımçeviricilərinin elektrik müqavimətlərini temperaturun dəyişməsindən asılı olaraq dəyişməsi xüsusiyyətinə əsaslanmışdır.

Məlumdur ki, əksər metallar müsbət temperatur elektrik müqavimət əmsalına malikdir. Bu onunla əlaqədardır ki, metallardaelektrik yükü daşıyıcıları-elektronların miqdarı çox böyükdür və temperaturdan asılı deyildir. Metallarda elektrik müqaviməti temperaturun yüksəlməsi ilə artır, buna səbəb kristal qəfəslərin qeyri bircinsliyə malik olmasından elektronların artan səpələnməsi onların öz tarazlıq vəziyyətində ionlarının istilik dalğalanmasının artmasına gətirir. Yarımçeviricilərdə fərqli səhnə müşahidə olunur –belə ki, temperaturun yüksəlməsi ilə elektron keçiriciliyi də kəskin artır. Odur ki, nümunəvi yarımkeçiricilərdə elektrik müqaviməti kəskin olaraq (adətən exponensial qanunla) onların qızmasında azalır. Bu onu göstərir ki, yarımkeçiricilərin (YK) temperatur elektrik müqavimət əmsalı –“TEMƏ” saf metallara nisbətən dəfələrlə yüksək olur.

Əgər MTÇ –nin elektrik müqaviməti R_t və onun t temperaturu arasındakı asılılıq (R_t = f (t) – dərəcələnmə xarakteristikası) məlumdursa, onda R_t –ni ölçməklə mühitin temperaturunu ölçə -təyin edə bilərik.

Metallik müqavimət termometrlərinin statik xarakteristikası düştur kimi də yazıla bilər:

_ (1)
burada α - temperatur müqavimət əmsalıdır, Om/^oC;

R_o - t_o temperaturunda termometrin müqavimətidir, Om;

R - t temperaturunda termometrin müqavimətidir, Om.

Müqavimət termometrləri -260...+850^oC intervalında temperaturların ölçülməsində geniş tətbiq edilir. Bəzi hallarda hətta 1000⁰C temperaturların ölçülməsində də tətbiq olunur.

Metallik müqavimət termometrlərin üstünlüklərinə aid etmək olar:

• temperatur ölçmələrinin yüksək dəqiqlik dərəcəsi;

• istənilən temperatur intervalına malik standart dərəcələnmiş şkalalı ölçücihazının buraxılmasının mümkünlüyü;

•qarşılıqlı əvəz olunan bir neçə müqavimət termometrinin birləşdirilərək bir ÖC –na qoşularaq temperatura nəzarətin mərkəzləşməsinin mümkünlüyü.

Çatışmamazlığı – daimi cərəyan mənbəyini tələb etməsidir.

MTÇ –nin metallik keçiricilərinə bir sıra tələblər qoyulur:

1) dərəcələnmə xarakteristikasının stabilliyi;

2) hazırlanan MTÇ –nin qarşılıqlı əvəzolunmasının təmin edilməsi, yaranmaqlıq;

3) kiçik tozlanmalara qeyri –həsssalığı;

4) funksiyanın xəttiliyi R_t = f (t);

5) temperatur elektrik müqavimət əmsalının yüksək qiyməti;

6) böyük xüsusi müqavimət;

7) materialın maya dəyərinin çox yüksək olmaması.

Tədqiqatlar göstərir ki, metal nə qədər təmiz olarsa onda onlar qeyd olunan tələblərə daha uyğun olur və R₁₀₀/R_o nisbəti və elektrik müqavimətinin temperatur əmsalı - α daha yüksək olar, burada R₁₀₀ və R_o – uyğun olaraq materialın 100⁰C və O⁰C temperaturlardakı müqavimətidir. Metaldakı mexaniki gərginliyi onalrın sıxılması yolu ilə çıxarsaq baxılan metal üçün bu xarakteristika maksimal qiymətə malik olur.

MT –nin hazırlanması üçün ən yararlı saf metall Pt və Cu hesab olunur, bunabaxmayaraq MT Ni, Fe, Pb, W hazırlanır.

Dövlətlərarası standart ГОСТ 6651 -94 “Müqüvimət termoçeviriciləri. Ümumi texniki şərtlər” 1 yanvar 1999 –cu ildə RF –da qüvvəyə minmişdir. Standartla üç tip çevirici normalaşdırılmışdır (cədvəl 1).