Məmmədov N. R.,Aslanov Z. Y.,Seydəliyev İ. M.,Hacızalov M. N.,Dadaşova K. S
Yüklə 7,93 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 11.2.1. Parametrik ölçm ə çeviricil əri
- Reostatlı çeviricil ər.
- Tenzoh əssas çeviricil ər (tenzorezistorlar).
|
11.2. Ölçmə çeviriciləri Kitabın əvvəlki səhifələrində həm qoyulduğu yerə, həm də qoşulduğu ölçmə dövrəsinə görə təsnif edilən birinci (ilkin) və aralıq çeviricilərinin tərifi verilmişdir. Ölçmə çeviriciləri arasında vericidən və
uyğunlaşdırma 377
(adaptasiya) sxemindən ibarət olan standartlaşdırılmış çeviricilər özünəməxsus yer tutur. Standartlaşdırılmış çeviricilərdə ölçülən fiziki kəmiyyət enerji mənbəyinin köməyi ilə normativ çıxış kəmiyyətinə çevrilir. Çıxışdakı normativ cərəyan, bir qayda olaraq, 0.... ± 1mA, 0 ..... ± 5 mA və ya 0 ... 20mA diapazonuna daxil olur. Belə standartlaşdırılmış çeviricinin çıxışına qoşulan ölçü cihazlarının daxili müqaviməti 1 kiloOmu keçməməlidir. Çeviricinin çıxışındakı siqnalların normativ gərginliyi 0 ... ± 1 V və ya 0 ... ± 10 V diapazonunda yerləşir və bu zaman çıxışa qoşulan ölçü cihazının daxili müqaviməti 1 kiloOmdan az olmamalıdır.
Girişdəki kəmiyyətin necə çevrilməsindən asılı olaraq, çeviricilər növbəti qaydada təsnif edilir: xətti çevirmə funksiyası ilə xarakterizə olunan xətti çeviricilər və statik xarakteristikası qeyri – xətti olan qeyri – xətti çeviricilər.
Çeviricinin çıxışına verilən siqnalın növündən asılı olaraq çeviricilər parametrik və generator tipli çeviricilər olaraq qruplaşdırılır. Parametrik çeviricilərin çıxış siqnalları elektrik dövrəsi parametrləridir (R, L, C, M). Buradan belə məlum olur ki, parametrik çeviricilərin tətbiqi zamanı çıxış siqnalının yaradılması üçün əlavə elektrik enerjisi mənbəyi tələb olunur.
Generator tipli çeviricilərin çıxış siqnalları e.h.q, gərginlik, cərəyan və elektrik yüküdür. Məsələn əvvəlki səhifələrdə qeyd edilən termocüt generator tipli çeviricilərin bir nümayəndəsidir.
Generator tipli ölçmə çeviricilərinə termoelektrik, pyezoelektrik, induksiya vericiləri və bəzi elektrokimyəvi vericilər aiddir. Bütün qalan çeviricilər parametrik çeviricilərdir.
İş prinsipinə görə vericilər aşağıdakı kimi qruplaşdırılır: 378
• Rezistiv vericilər (müqavimət ölçü cihazları) – ölçülən kəmiyyət ölçü cihazının müqavimətində baş verən dəyişikliyə çevrilir. •
baş verən dəyişikliyə çevrilir. •
İ nduktiv vericilər - ölçülən kəmiyyət induktivlikdə baş verən dəyişikliyə çevrilir. •
Qalvanomaqnit vericilər – Holl effektinə əsaslanır. Təsiredici maqnit sahəsi e.h.q – yə çevrilir. •
yükünə çevrilir . •
Optoelektron vericilər - optik siqnallar elektrik siqnallarına çevrilir.
Bu qrupa aid çeviricilərlə, ən çox istifadə olunan rezistiv ölçmə çeviricilərinin timsalında daha yaxından tanış olaq.
Reostatlı çeviricilər. Bu ölçmə çeviricilərinin iş prinsipi naqilin aktiv müqavimətinin yerdəyişmə kimi giriş kəmiyyətinin (ölçülən kəmiyyətin) təsiri altında dəyişməsinə ə saslanır. Çevirici fırçası (mütəhərrik kontaktı) ölçülən kəmiyyətin təsiri altında yerini dəyişən reostatdan ibarətdir. Buradan belə nəticə çıxır ki, reostatlı çeviricilərdən reostatın mütəhərrik kontaktı ilə mexaniki olaraq əlaqələndirilə bilən kəmiyyətlərin ölçülməsində istifadə edilə bilər. Şə kil
11.3-də reostat
çeviricilərin tipik
konstruksiyalarının sxemi verilmişdir. Çevirici elementlər gövdəyə dolanan sarğı (1) və süngərdir (2). Çeviricinin qabarit ölçüləri ölçülən yerdəyişmənin qiymətindən, sarğının elektrik müqavimətindən və sarğıda ayrılan gücdən asılıdır. Çevirmənin qeyri – xətti
379
funksiyasına nail olmaq üçün müxtəlif profilli gövdələrdən istifadə olunur Reostat çeviricilərin statik xarakteristikası pilləli (diskret) xarakter daşıyır. Mütəhərrik hissə hərəkət edərkən müqavimət fasiləsiz deyil, sıçrayışlarla (diskret olaraq) dəyişir və hər dəyişikliyin qiyməti bir dolağın ∆R müqavimətinə bərabərdir. Bu, bütün sarğının müqavimətinə gətirilmiş maksimal qiyməti γ = ± ∆R / R olan xəta yaradır. Çevirmə mütənasib qaydada (xətti funksiya üzrə) baş verərsə, həmin xətanın qiyməti γ = ± 1/n kimi müəyyən edilir (burada n sarğıdakı dolaqların sayıdır: n = 100 ... 200 ). Belə xəta mütəhərrik kontaktın dolaq naqilinin oxu istiqamətində hərəkət etdiyi reoxordlu çeviricilərdə olmur.
Şə k. 11.3. Reostat çeviricilərin tipik konstruksiyaları (a – c); 1 – sarğı; 2 – süngər
Reostat çeviricilərin üstün cəhətləri bunlardır: yüksək dəqiqlik, çıxışda kifayət qədər güclü siqnal alınması və nisbətən sadə quruluşda olması. Qeyd etmək lazımdır ki, səs diapazonuna aid tezliklərə qədər reostat çeviricilərin müqavimətini nəzərə almamaq olar. Bu çeviricilərin zəif cəhətləri kontaktların sürüşməsi, ölçmədə düzgün nəticə almaq üçün mütəhərrik hissənin nisbətən çox yer dəyişməsi, bəzi hallarda mütəhərrik hissənin hərəkət etməsi üçün xeyli güc sərf edilməsidir. Ətraf mühitin temperaturunda dəyişiklik baş verdikdə sarğının xüsusi müqaviməti dəyişir və nəticə etibarı ilə ölçmələrdə temperaturla əlaqədar da xəta meydana gəlir. Lakin cihazı dövrəyə potensiometrik sxem üzrə qoşaraq bu xətanı kompensasiya etmək mümkündür.
380
Reostat çeviricilərin istifadəsinə dair nümunələr: benzin çənində benzinin səviyyəsini göstərən reostatlı səviyyəölçən (mütəhərrik hissənin çənə bərkidilməsilə ə laqəlidir); titrəyişlərin təcilini və titrəyiş nəticəsində yaranan yerdəyişmələri ölçən yaylı akselerometr.
çeviricilər (tenzorezistorlar). Tenzorezistorların iş prinsipi naqilin (yarımkeçiricinin) aktiv müqavimətinin naqildə yaradılan mexaniki gərginlik və deformasiya nəticəsində dəyişməsinə (tenzoeffektə) ə saslanır. R müqavimətinin mexaniki təsir nəticəsində dəyişməsi onun l uzunluğunun ∆l qədər dəyişməsi, eləcə də eninə kəsiyinin (Q) və xüsusi müqavimətinin (ρ) dəyişməsi ilə izah olunur, çünki R = ρl /Q.
Materiallardakı tenzoeffekt hadisəsi S = ε R / ε l
bərabərliyi ilə ifadə edilən tenzohəssaslıq əmsalı S ilə xarakterizə olunur (ε R - naqilin müqavimətindəki nisbi dəyişmə: ε
naqilin nisbi deformasiyası: ε l = ∆
Şə kil 11.4 – də ziqzaq formasında bükülərək 1 altlığına yapışdırılmış nazik 2 məftilindən ibarət tenzohəssas çeviricinin sxemi verilmişdir. Çevirici dövrəyə lehimlənmiş və ya qaynaq edilmiş 3 çıxışı vasitəsi ilə qoşulur. Verici deformasiyası ölçülən obyektin üzərinə elə yerləşdirilir ki, gözlənilən deformasiyanın istiqaməti çeviricinin uzununa oxu ilə üst – üstə düşsün.
Şə
1 – altlıq; 2 – məftil; 3 – çıxışlar. 381
Çeviricidə istifadə olunan
məftil aşağıdaki materiallardan ola bilər: nixrom, manqan, nikel, xromel, bismut, titan-alüminium xəlitəsi və müxtəlif yarımkeçirici materiallar. Bu materiallara olan əsas tələb elektrik müqavimətinin temperatur əmsalının kiçik olmasıdır, çünki, bir qayda olaraq, obyektlərdəki deformasiyanı ölçərkən çeviricilərin müqavimətində baş verən dəyişikliklər temperaturun dəyişməsi nəticəsində baş
verən dəyişikliklərlə müqayisə ediləcək qədər böyük olur.
Çeviricinin qabarit ölçüləri onun təyinatından asılıdır. Əksər hallarda uzununa oxunun uzunluğu 5 ... 50 mm, müqaviməti 30 .... 500 Om olan çeviricilərdən istifadə olunur.
Məftilin yapışdırıldığı altlıq nazik (0.03 ... 0.05 mm) kağız, lak təbəqəsindən, yüksək temperaturlarda işləyən çeviricilərdə isə yanğınadavamlı xüsusi sement
təbəqəsindən olur.
Həssas elementin folqadan hazırlandığı folqalı çeviricilərdən və tenzohəssas materialın sublimasiya edildikdən sonra altlığın üzərinə çökdürülməsi nəticəsində yaradılan tordan
ibarət olduğu
plyonka tipli
tenzorezistorlardan da istifadə edilir.
Naqillilərlə yanaşı, yarımkeçiricili tenzovericilər də mövcuddur. n və p tipli keçiriciliyə malik yarımkeçirici material zolaqlarından hazırlanan bu çeviricilərin tenzohəssaslıq əmsalı S bir neçə yüzə çatsa da, onu ölçülən kəmiyyətin qiymətlərinin ancaq çox dar diapazonunda sabit tutmaq olur (yəni çevirmə ancaq həmin diapazonda xətti funksiya ilə xarakterizə olunur). Bundan başqa, yarımkeçiricili tenzovericilərin xarakteristikalarını (ölçmə nəticələrini) vizual hala gətirmək çətin olur. Hazırda istilik kompensasiyası (termokompensasiya) elementləri körpü və ya yarımkörpü yaradan inteqral sxemli yarımkeçiricili rezistorlar istehsal olunur.
382
Metal çeviricilərdə tenzohəssaslıq əmsalı əsasən vericinin həndəsi ölçülərinin dəyişməsi, yarımkeçiricilərdə isə pyezomüqavimət effektindən asılıdır. Yarımkeçiricili tenzovericilərin üstün cəhətləri deformasiyaya daha çox həssas olmaları, zəif cəhətləri isə temperaturda baş verən dəyişikliklərin ölçmə nəticəsinə çox təsir etməsidir.
Tenzovericilərin konstruksiyasının özünəməxsusluğu ondan ibarətdir ki, obyektə
yerləşdirildikdən (yapışdırıldıqdan) sonra onun yerini dəyişdirmənin və ya ondan təkrar istifadənin mümkün olmamasıdır. Buna görə də çevirmənin xarakteristikalarını müəyyənləşdirmək üçün bir neçə təsadüfi verici nümunəsi bölmələndirilir və bölmələndirmənin nəticələri nümunə götürülən partiyaya daxil olan bütün vericilərə şamil edilir. Birbaşa işçi çeviricinin bölmələndirilməsinin mümkün olmaması və həm işçi, həm də bölmələndirilən materialın yapışdırılmasında keyfiyyət fərqinin olması çeviricilərin arasında fərqlər yaradır və bunun nəticəsində ciddi ölçmə xətaları meydana gəlir (3 .... 5%).
Tenzoçeviricilərin üstün cəhətləri çevirmənin statik xarakteristikasının xətti olması, sadə quruluşa malik olması, qabarit ölçülərinin və çəkilərinin az olmasıdır. Bu çeviricilərin zəif cəhətləri həssaslıqlarının zəif olması, çıxış siqnalının temperaturdan çox asılı olması, eləcə də naqilin incə olması nəticəsində yüklənmə tutumunun az olması, çeviricinin çox tez qızması nəticəsində vericiyə verilən cərəyanın qiymətinə məhdudiyyətlər qoyulmasıdır.
Temperaturun təsirini temperatur kompensasiyası sxemlərini (məsələn, çeviricinin dövrəyə diferensial sxem üzrə qoşulması) tətbiq etməklə xeyli azaltmaq mümkündür. Körpünün ölçü qolunun qonşuluğundakı qola eyni materiala yapışdırılmış, eyni temperatur şəraitinə yerləşdirilmiş eyni növlü çevirici qoşulur. Tədqiq edilən obyektə eyni qiymətli, lakin əks işarətli deformasiyaya (sıxılma və genişlənmə) uğrayan iki çeviricini yerləşdirmək mümkün olsa, onların
383
bir – birinə qonşu qollara qoşulması həm həssaslığın artmasına həm də temperatur xətasının kompensasiyasına nail olmaq mümkündür.
Tenzovericilər üçün ölçü dövrəsi olaraq müvazinətli və müvazinətsiz körpü sxemləri tətbiq edilir. Tenzohəssas çeviricilərlə işləyən cihazlar mexaniki deformasiyaları, təzyiqi, fırlanma momenti yaradan qüvvələri ölçməyə imkan verir. İ
çeviricilərin iş prinsipi naqillərin və yarımkeçiricilərin elektrik müqavimətinin temperaturdan asılı olmasına ə saslanır. Ölçmə zamanı çevirici ilə mühit arasında istilik mübadiləsi baş verir. İstilik mübadiləsi bir neçə şəkildə baş verə bilər: konveksiya, mühitin istilik keçiriciliyi vasitəsi ilə, çeviricinin istilik keçiriciliyi və şüalanma. İstilik mübadiləsinin sürəti və termorezistorun temperaturu bir çox amildən asılıdır: çeviricinin quruluşu, forması və həndəsi ölçüləri; rezistoru əhatə edən mühitin (qaz və ya maye mühit) tərkibi, sıxlığı, istilik keçiriciliyi və digər xassələri, eləcə də mühitin temperaturu və yerdəyişmə sürəti.
Buradan aydın olur ki, vericinin müqaviməti temperaturdan asılı olduğuna görə termorezistorla qaz ya da maye mühiti xarakterizə edən qeyri – elektrik kəmiyyətlərini də ölçmək olar. İstiliyə həssas çeviricilərin hazırlanması zamanı ona elə quruluş verməyə çalışırlar ki, ancaq ölçəcəyi qeyri – elektrik kəmiyyətinə qarşı həssas olsun, yəni vericinin və mühitin istilik mübadiləsi məhz həmin ölçülən parametr əsasında müəyyənləşdirilsin.
384
Şə k. 11.5. İstiliyə həssas platin çeviricinin quruluşu: 1 – izolyasiyasız məftil; 2 –gövdə; 3 – gümüş məftilin çıxış yerləri; 4 – slyudadan ara qatları İş rejiminə görə termorezistorlar qızan və qızmayan termorezistorlara bölünür. Qızmayan çeviricilərdə vericidən keçən cərəyan demək olar ki, onu qızdırmır və vericinin temperaturu və nəticə etibarı ilə müqaviməti də ətraf mühitin temperaturu ilə müəyyən olunur. Bu qrupa daxil olan termorezistorlar qaz və maye mühitlərdə temperaturun ölçülməsində istifadə edilir. Qızan çeviricilərdə cərəyan vericini qızdırır və bu qızma mühitin xassələrindən asılıdır. Qızan termorezistorlarla mühitin sürəti, sıxlığı, tərkibi və s. xassələri ölçülür. Temperaturu ölçmək üçün ən çox platin və ya mis məftildən hazırlanan termorezistorlardan və ya müqavimət termoçeviricilərindən istifadə edilir. Termoçeviricilərə nümunə olaraq 50 M və 100M olaraq bölmələndirilən mis müqavimət termoçeviricilərini və ya 50P və 100P olaraq bölmələndirilən platin müqavimət termoçeviricilərini göstərmək olar. 50 və 100 rəqəmləri həssas elementin 0˚C – də müqavimətini (50 Om, 100 Om) göstərir. M və P hərfləri isə həssas elementin hazırlandığı materialı göstərir (mis və platin). Standart platin termorezistorlar – 260 .... +1 100 0 C, mis termorezistorlar isə 200 .... +200 Səhv! Əlaqənin səhvi
! diapazonuna daxil olan temperaturları ölçür.
Şə
quruluş sxemi verilmişdir. İzolyasiyasız, 0.05 ... 0.07 mm diametrə malik platin məftil (1) istilik keçirməyən izolyasiya materialından (saxsı, çini, kvars) hazırlanmış
385
gövdəyə (2) bifilyar qaydada bağlanmışdır (bifilyar: bir – birinə yaxın dolanmış məftillərdən ibarət iki paralel sarğı). Platin məftilin uclarına gümüş məftildən çıxışlar (3) lehimlənmişdir. Sarğı və gövdə slyudadan olan ara qatları (4) arasına, sadalanan bütün detallar isə alüminium lüləyə yerləşdirilmişdir. Ətraf mühitin mexaniki və kimyəvi təsirindən qorumaq üçün həssas element pazlanmayan poladdan olan mühafizə yuvasına (borusuna) qoyulur. 100˚C – dən az olan temperaturların ölçülməsi üçün nəzərdə tutulmuş bəzi çeviricilərdə gümüş çıxışlar mis çıxışlarla ə vəz edilsə də daha yüksək temperaturlarda bu düzgün deyil. Yüksək temperaturun təsiri altında mislə platin lehim yerində termocüt yaradır və həmin termocütün e.h.q – si ə lavə ölçmə xətası yaradır. Çıxışlar mühafizə yuvasından çini muncuqlarla izolyasiya olunur, qoruyucu çexolda quraşdırılmış xüsusi platanın sıxaclarına qoşulur.
Hər
elektrik müqaviməti termometri üçün
çevirmənin statik
xarakteristikasını da
göstərən bölmələndirilmiş cədvəl hazırlanır. Analitik olaraq çevirmə funksiyasını aşağıdakı bərabərliklərlə təsvir edilə bilər: - 200
0 C≤ t ≤ 0
0 C diapazonu üçün:
0 0 C≤ t ≤ 650 0 C diapazonu üçün: R t = R 0 (1 + At + Bt 2 ), burada R t - vericinin t temperaturunda müqavimətini, R 0 – 0 0
A = 3.968 · 10 -3
K -1 ; B = 5.847 · 10 -7 K -2 , C = - 4.22 · 10 -12
K -4 . - 50
0 C ≤ t ≤ 180 0 C diapazonunda mis termoçevirici üçün: R t = R 0 (1 +αt), 386
burada α- əmsal olub, qiyməti α = 4.26 · 10 -3 K -1 kimi təyin olunur.
İ stiliyə
həssas çeviricilərin hazırlanmasında termistor, termodiod və termotranzistor kimi yarımkeçirici elementlərdən də istifadə olunur.
Termistorlar yüksək həssaslığa (20 0 C-də bu çeviricilərin müqavimət temperatur əmsalı mis və platinin temperatur əmsalından 10 – 15 dəfə çox olur) və daha yüksək müqavimətə (təxminən 1 meqaom) malikdir.
Termistorların zəif cəhəti çevirmənin nəticələrinin nümayiş etdirilməsinin çətinliyi və çevirmənin qeyri – xətti funksiya ilə xarakterizə olunmasıdır:
burada R t və R 0 –uyğun olaraq termistorun ölçülən t temperaturundakı və işçi diapazonun başlanğıc t
temperaturundakı müqaviməti;
-yarımkeçiricinin xassələrindən asılı olan əmsaldır.
Termistorlarla -60 .... +120˚C diapazonuna daxil olan temperaturlar ölçülür.
Temperaturun təsiri altında p – n keçidində müqaviməti dəyişən və həmin keçiddə gərginliyin azaldığı termodiodlar və termotranzistorlar -80....+150˚C temperatur diapazonunda istifadə üçün nəzərdə
tutulmuşdur. Termotranzistorun gərginliklə əlaqədar həssaslığı 1.5 ... 2.0 mV / K təşkil edir ki, bu da aşağıda nəzərdən keçiriləcək standart termocütlərin həssaslığı ilə müqayisədə xeyli çoxdur. Termodiodlar və termotranzistorların üstün cəhətləri yüksək həssaslıq, istilik ətalətinin zəif olması, həndəsi ölçülərinin kiçikliyi, etibarlı və ucuz olması; zəif cəhətləri isə statik xarakteristikanın çətin nümayiş etdirilməsi və ölçülən temperaturun diapazonunun kiçik olmasıdır.
İ stiliyə həssas çeviricilərin dinamik xassələri istilik ə taləti göstəricisi ε ∞
(istilik ətaləti göstəricisi – termometr 387
sabit temperaturlu mühitə qoyulduqdan sonra onun istənilən nöqtəsi ilə mühit arasındakı temperatur fərqinin, termometrlə mühit arasında temperatur tarazlığı yarananda bərqərar olan temperaturun 0.37 – göstəricisinə bərabər olmasına qədər keçən müddət) əsasında müəyyənləşdirilən istilik ətaləti ilə xarakterizə olunur.
Elektrik müqaviməti termometrləri ε ∞
göstəricisinin qiymətindən asılı olaraq az ətalətli (9 saniyəyə qədər), orta ə talətli (10 .... 80 saniyə) və çox ətalətli (4 dəqiqəyə qədər) termometrlərə bölünür.
Müqavimət termometrlərinin qoşulduğu ölçü dövrələrində əllə və ya avtomatik tarazlaşdırma rejimində işləyən müvazinətli və müvazinətsiz körpü sxemlərindən istifadə edilir. Ölçmə vasitəsi olaraq şkalası dərəcə ilə bölmələndirilmiş loqometrin istifadə olunduğu körpü sxemləri geniş yayılmışdır.
Termorezistorlar qazların seyrəklik dərəcəsini ölçən cihazların – vakuummetrlərin də tərkibinə daxil edilir. Bu cihazların iş prinsipi çox seyrək qazların istilik keçiriciliyinin seyrəklik dərəcəsindən asılı olmasına ə saslanır. Bundan başqa,
termorezistorlardan termoanemometrlərdə - qaz axınının sürətini ölçən cihazlarda da istifadə olunur.
Yüklə 7,93 Mb. Dostları ilə paylaş:
|