Pyezoelektrik çeviricilər. Bu qrupa daxil olan
çeviricilərin işi bəzi kristalların üzərində mexaniki qüvvənin
təsiri ilə xarakterizə olunan düzünə pyezoelektrik effektinə
ə
saslanır (bunun əksi olan əks pyezoelektrik effektindən
daha az istifadə edilir). Əks pyezoelektrik effekt kristalın
həndəsi ölçülərinin elektrodlara verilən gərginliyin təsiri ilə
dəyişməsi hadisəsidir.
11.3. Temperaturun ölçülməsi.
Fiziki kəmiyyət olan temperatur ölçülən obyektin ən
çox istifadə olunan parametrləri arasındadır. Təbiətin
hadisələrini, texnoloji prosesləri, gündəlik həyatda baş verən
hadisələri temperaturu ölçmədən təsvir etmək mümkün
deyil. Ölçülməsi tələb olunan temperaturların diapazonu çox
genişdir və mütləq sıfıra yaxın temperaturlardan on minlərlə
dərəcələrə (məsələn, plazmanın temperaturu) qədər dəyişir.
Müasir dövrdə istiliyin ölçülməsini xarakterizə edən vacib
cəhətlərdən biri nəinki stasionar, həm də dinamik, bir neçə
saniyə ərzində yüzlərlə dərəcə dəyişən temperaturların
ölçülməsidir. Temperaturu ölçmək üçün istifadə olunan
vasitələr aşağıdakı əlamətlərinə görə təsnif edilir: ölçülən
temperaturun diapazonu, tətbiq edilən istilik çeviricilərinin
növü, ölçülən obyektlə ölçmə vasitəsi arasında təmasın
olması (kontaktlı) və olmaması (kontaktsız).
Kontaktlı
temperatur
ölçmələri.
Kontaktlı
temperatur ölçmələrində ən çox istifadə edilən cihazlar
termorezistorlar və termoelektrik çeviricilər əsasında dizayn
edilənlərdir.
Qoşulduğu ölçü dövrəsi ilə birlikdə (bir qayda olaraq
bu dövrə müvazinətli və müvazinətsiz iş rejimində işləyən
körpü sxemidir) termorezistorlar elektrik müqaviməti
termometri adlandırılan cihazı təşkil edir.
400
a
b
Şə
k.11.12. Termorezistorun ölçü dövrəsinə qoşulma
sxemi: a -üçnaqilli; b-ikinaqilli
Termorezistor körpünün ölçmə qoluna iki və ya
üçnaqilli sxem üzrə qoşulur (bax: şək11.12). İkinaqilli
sxemdə hər iki birləşdirici məftil verici ilə birlikdə dövrəyə
ardıcıl qoşulur. Belə cihazlardan daha az məsuliyyət tələb
edən və ya laboratoriya şəraitində aparılan ölçmələrdə
istifadə edilir, çünki ətraf mühitin temperaturunda dəyişiklik
baş verərsə, birləşdirici məftillərdə yaranan dəyişikliklər
ölçmə xətası ilə nəticələnir: ∆t = ∆R
m
/ (R
0
α
r
).
Burada ∆R
m
-
məftillərin müqavimətində baş verən dəyişikliyi: ∆R
m
=
∆
R
m1
+ ∆ R
m2
; R
0
və α
r
isə müvafiq olaraq termorezistorun
0˚C – də başlanğıc müqavimətini və temperatur əmsalını
göstərir. Körpü sxemi müvazinətli rejimdə işləyərsə, iki
birləşdirici məftil körpünün qonşu qollarına, üçüncü məftil
isə cərəyan diaqonalına birləşdiyi üçün üçnaqilli sxemdə bu
xəta yaranmır (şək 11.12,a). Körpü müvazinətsiz rejimdə
işləyəndə də birləşdirici məftillərin ölçmədə xəta yaradan
təsirini xeyli azaltmaq mümkündür.
Körpü müvazinətsiz rejimdə işləyəndə ölçmə
dəqiqliyinə cərəyan mənbəyinin gərginliyində baş verən
dəyişikliklər böyük təsir göstərir. Şəkil 11.12,b-də loqometr
qoşulmuş müvazinətsiz körpü sxemi göstərilmişdir. Cərəyan
mənbəyinin gərginliyində baş verən dəyişikliklərin təsiri ilə
yaranan xətanın bu sxemlə kompensasiyası ölçmədən əvvəl
R
t
termorezistorunun yerinə elektrik müqaviməti cihazın
ş
kalası üzərindəki müəyyən bölmədə termorezistorun
müqavimətinə bərabər olan nəzarət rezistorunun qoşulması
401
sayəsində mümkün olur. Nəzarət rezistorunun R
n
müqaviməti, cihazın əqrəbi şkalası üzərindəki müəyyən
həmin bölməyə çatana qədər dəyişdirilir və daha sonra R
n
müqavimətinə qısa qapanma verilir. R
y
müqaviməti əlavə
müqavimət adlandırılır və ondan məftillərin müqavimətini
ş
kalada qeyd olunan nöqtəyə (5 və ya 15 Om) çatdırmaq
üçün istifadə olunur. Bu sxemə görə termorezistoru üç
naqillə də qoşmaq mümkündür.
-270...+1 100˚C diapazonuna daxil olan temperaturları
ölçərkən termometrlərdə həssas element olaraq mis və platin
termorezistorlardan başqa, yarımkeçirici termorezistorlar,
termotranzistorlar və kvarsdan da istifadə edilir. Bunların
içərisində ən yüksək dəqiqliyi platin termorezistorlar və
kvars termometrləri verir. Lakin qabarit ölçüləri kifayət
qədər böyük olduğuna görə bu vericilərin istilik ətalət
göstəricisi çox böyükdür. Buna görə də qeyri – stasionar
temperaturların ölçülməsində yarımkeçirici termorezistorlar
və termotranzistorlardan istifadə olunur.
Aşağı temperatur diapazonunda daha böyük həssaslığa
malik olduğu üçün yarımkeçirici termorezistorlarla hətta -
260˚C – dən aşağı temperaturları da ölçmək mümkündür.
Bir neçə yüz dərəcədən bir neçə min dərəcəyə
(2500˚C - yə qədər) qədər temperatur diapazonunda ən çox
termoelektrik termometrlər tətbiq edilir. Bu cihazların
dəqiqliyi müqavimət termometrlərinə nəzərən azdır.
a
b
b
UM
BM
TP
TP
Şə
k 11.13. Termocütün millivoltmetrə qoşulmasını ( a) və avtomatik
düzəlişi (b) göstərən sxem:
Т
C-termocüt; UM, BM-uzatma və birləşdirmə məftilləri; mV-
millivoltmetr; R
n
-nizamlayıcı rezistor
402
Cihaz termocütdən və millivolmetrlərdən və ya
kompensatorlardan
formalaşdırılan
ölçü
dövrəsindən
ibarətdir.
Şə
kil 11.13, a-da gərginliyin millivoltmetrlə ölçüldüyü
sxem
göstərilmişdir.
Gərginlik
aşağıdakı
düzturla
hesablanır: U = E
t.c.
R
mV
/ (R
xm
+ R
mV
).
Burada E
t.c
termocütdə yaranan e.h.q. – ni, R
mV
millivoltmetrin
müqavimətini, R
xm
isə termocütün, uzatma məftillərinin və
nizamlayıcı rezistorların cəmini göstərən, R
xm
= R
t.c.
+ R
u.m.
+ R
y
düsturu ilə hesablanan xarici müqaviməti göstərir.
Cihazın şkalası dərəcələrlə bölmələndirilmişdir və R
xm
, R
mV
sabit olarsa cihazın göstərdiyi qiymətlər termocütdə yaranan
e.h.q əsasında formalaşır. Termocütün bölmələndirilməsi
R
xm
parametrinin konkret qiymətlərində (0.6, 5, 15 və 25
Om) aparıldığına görə sxemə xarici müqaviməti
bölmələndirilmiş qiymətlərə çatdıran R
y
müqaviməti əlavə
edilmişdir.
Ölçmənin nəticəsinə ən böyük təsiri termocütün
sərbəst uclarının temperaturunda baş verən dəyişikliklərin
səbəb olduğu xətalar göstərir. Bu xətaları aradan qaldırmaq
üçün müxtəlif üsullarla düzəlişlər edilir. Əllə aparılan
düzəlişdə ölçmə nəticəsində sərbəst ucların temperaturunun
0˚C – dən yayınmasına mütənasib olan bir düzəliş qiyməti
nəzərə alınır. Yarı avtomatik düzəliş metodu ölçmədən
ə
vvəl cihazın əqrəbinin korrektorun köməyi ilə daxil edilən
düzəliş qədər yer dəyişməsini nəzərdə tutur. Bundan sonrakı
ölçmələrdə düzəliş operatorun iştirakı olmadan daxil edilir.
Şə
kil 11.13,b-də isə düzəlişin tamamilə avtomatik
daxil edildiyi termometrin sxemi verilmişdir. Ölçü
dövrəsinə ardıcıl olaraq termocüt və millivoltmetrlə birlikdə
müvazinətsiz körpü qoşulur. Bu körpünün qoluna
termocütün sərbəst uclarının olduğu zonaya yerləşdirilmiş
R
1
mis rezistoru qoşulur. R
2
, R
3
və R
4
müqavimətləri
manqandan hazırlanır. Cihaz bölmələndirilərkən körpü
403
müvazinətli vəziyyətdə olduğuna görə real şəraitdə
temperatur dəyişdikdə körpünün ölçmə diaqonalında
yaranan potensial fərqi termocütdə yaranan e.h.q tərəfindən
tam kompensasiya olunur. R
5
rezistoru körpünün həssaslıq
dərəcəsini nizamlayır.
Kontaktlı temperatur ölçmələrində xəta yaradan bir
başqa amil istilik çeviricisində istiliyin itməsidir. Tədqiq
edilən mühitin çevirici ilə mühit arasında fasiləsiz istilik
mübadiləsi sayəsində ölçülən temperaturu onun daxilinə
yerləşdirilən həssas elementin temperaturundan fərqli olur.
Bu xətanı çeviricinin qırağa çıxan hissələri əsaslı
surətdə izolyasiya etməklə, çeviricini mühitin yerdəyişmə
sürətinin ən yüksək olduğu yerə yerləşdirməklə azaltmaq
olar.
Kontaktsız temperatur ölçmələri. Çeviricinin
yerləşdirilməsi ölçülən obyektin temperatur sahəsində
dəyişiklik yaradarsa, ölçülən obyektlə təmas demək olar ki,
mümkün deyilsə (məsələn, çeviricinin yerləşdirildiyi mühit
çox aqressivdir) və ya 2500˚C – dən çox olan temperaturları
ölçərkən kontaktsız ölçmə üsullarından istifadə edilir. Belə
sahələrdə şüalanma pirometrləri tətbiq edilir.
Qızmış cisimlərin səthinin temperaturu 30 .... 2500
˚C diapazonuna daxil olarsa ölçmələr gətirilmiş xətası ± 1 %
təşkil edən radiasiya pirometrlərində aparılır.
Bu cihazların nöqsanlı tərəfləri ölçmə nəticələrinin
pirometrlə ölçü obyektinin arasındakı mühitin vəziyyətindən
(duman, toz, tüstü və s.) asılı olmasıdır. 700˚C – dən çox,
6000 ˚C – dən az temperaturlar optik pirometrlərlə ölçülür.
11.4. Havada maddənin miqdarının ölçülməsi
Havanı çirklə ndirə n ə sas maddə lə r. Ekoloji
monitorinqlərdə
və
istehsalatda
hava
mühitinin
parametrlərinə, eləcə də texnoloji proseslərə nəzarət edərkən
havada miqdarı ölçülən əsas qazlar cədvəl 11.2 – də
404
verilmişdir.
Havanı
çirkləndirən
maddələrin
insan
orqanizminə mənfi təsir etməyən həddinin səviyyələri
müvafiq normativ baza ilə müəyyən olunur.
Məsələn, kimyəvi maddələrin yolverilən həddinin
miqdarı (YHM) zərərli maddənin kütlə və həcm baxımından
göstərilən elə miqdarıdır ki, onunla daima və ya müəyyən
vaxt intervalı ərzində təmas edən insanın sağlamlığına
demək olar ki, mənfi təsir etmir, onun sonrakı həyatında
arzuolunmaz nəticələrə gətirib çıxarmır.
Havanı çirkləndirən maddələrin yolverilən həddilə
ə
laqədar aşağıdakı miqdar növləri müəyyən edilmişdir:
•
İş
yerində maksimal, təkrarlanmayan YHM – YHM
i.y
•
İş
meydançasında (müəssisənin ərazisində) maksimal,
təkrarlanmayan YHM – YHM
m.ə
= 0.3 YHM
i.y
•
Yaşayış məntəqəsinin atmosferində - YHM
y.m.
•
Yaşayış zonasında maksimal, təkrarlanmayan YHM –
YHM
y.z.
•
Böyük şəhərlər və kurort yerləri üçün maksimal,
təkrarlanmayan YHM – =0.8 YHM
y.z
•
Yaşayış zonasında orta sutkalıq YHM – YHM
o.s.
Maksimal, təkrarlanmayan miqdar havanı çirkləndirən
maddənin 20 dəqiqə təsir etdikdə insan orqanizmində
reflektor reaksiya yaratmayan, arzuolunmaz nəticələrə
gətirib çıxarmayan konsentrasiyasıdır.
Qazların tədqiqində istifadə edilən ölçmə metodları.
Havanın kimyəvi maddələrlə çirklənməsinin analizində
tətbiq edilən metodlar ölçülən obyekt haqqında etibarlı
məlumatları əldə etməyi nəzərdə tutan, kimyəvi reaksiyalar
və fiziki proseslər haqqında biliklərə əsaslanan strategiyanın
ayrılmaz hissəsi olmalıdır.
Bu metodları iki qrupa ayırmaq olar: kontaktlı və
kontaktsız ölçmə metodları.
Kontaktlı metodları fərqləndirən əsas cəhət təhlil
edilən maddənin nümunəsinin çeviricidə olan maddə ilə
405
qarşılıqlı təsirdə olması və bunun nəticəsində aşağıdakı
xassələrini dəyişməsidir:
•
Səthinin əksetdirmə qabiliyyəti
•
ə
ksetdirmə spektri
•
elektrik müqaviməti
•
elektrik potensialı
•
qamma – kvant şüalandırmaq qabiliyyəti və s.
Cədvəl 11.2
Klassik molekulyar spektroskopiyanın tədqiqat
obyekti molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələrinə məruz
qalmayan ayrı – ayrı molekullardır. Tədqiq edilən molekul
xarici elektromaqnit sahələrin və ətrafdakı zərrəciklərin
sahələrinin təsirinə məruz qalır. Buna görə də spektr ayrı –
ayrı molekulları deyil, molekul - ətraf mühit sistemini
xarakterizə edir. Elektromaqnit şüaların zərrəciklərlə
qarşılıqlı təsiri elastik və ya qeyri – elastik xarakterə malik
ola bilər. Optik dalğa hadisələrinin əsasında dayanan elastik
qarşılıqlı təsir elektromaqnit dalğalarının və ya enerji
baxımından ekvivalent zərrəciklərin kinetik enerjisini
Qazın adı
YHM, mq / m
3
İ
nsan üçün
Bitkilər üçün
Biosfer üçün
Kükürd qazı (SO
2
)
0.5
0.02
0.02
Ammonyak (NH
3
)
0.2
0.05
0.05
Azot oksid (NO
2
)
0.085
0.02
0.02
Xlor (Cl
2
)
0.1
0.025
0.025
Hidrogen sulfid
(H
2
S)
0.008
0.02
0.08
Metanol
1.0
0.2
0.2
Benzol
1.5
0.1
0.1
Formaldehid
0.035
0.02
0.02
Tsikoheksan
1.4
0.2
0.2
Buxarlar (H
2
SO
4
)
0.3
0.1
0.1
Karbon oksid
3.0
4 000
3.0
406
dəyişmədən istiqamətini dəyişməsinə səbəb olur. Qeyri –
elastik qarşılıqlı təsir zamanı şüa ilə tədqiq edilən
nümunənin molekulları arasında kvanto - optik proseslərin
nəticəsində müəyyən dərəcədə enerji mübadiləsi baş verir.
Bu enerji mübadiləsi elektromaqnit spektrinin məhdud bir
hissəsində,
müəyyən
enerjili
sahədə
baş
verir.
Molekullararası qarşılıqlı təsir özünü molekulların
spektrindəki dəyişikliklərdə büruza verir və aşağıdakılara
səbəb olur:
•
Udulma və buraxma zolaqlarının yeri dəyişir
•
Zolaqların forması dəyişir
•
Yeni zolaqlar yaranır və ya zolaqlar itir.
Müasir laboratoriyalarda aşağıdakı ölçmə metodları
tətbiq edilir:
Mikrodalğalı spektroskop metodu. Mikrodalğalı
spektroskop metodunun tədqiqat sahəsi uzaq infraqırmızı və
mikrodalğa diapazonunda yerləşir. Təsvirlərin dəqiqliyi
(obyektin ayrı – ayrı göstərilə bilən iki nöqtəsi arasındakı ən
qısa məsafə) 10
-8
sm
-1
olduğuna görə kimyəvi birləşmələri,
molekulların quruluşunu çox dəqiqliklə müəyyən etməyə
imkan verir. Mikrodalğa spektrlərlə maddənin izotop
tərkibinin də effektiv tədqiqi mümkündür. Mikrodalğalı
spektroskop metodunun tətbiqini məhdudlaşdıran cəhət
tədqiq edilən maddənin qaz halına gətirilməsi zərurəti və
onun molekullarının normal vəziyyətdə sabit dipol
momentinə malik olması tələbidir.
İ
nfraqırmızı spektrometr metodu. Buraxma, udma
və əksolma spektrlərindən istifadə edərək molekullarda baş
verən rəqs səviyyələri arasındakı keçidləri və fırlanma
keçidlərini tədqiq edir. İnfraqırmızı spektrlərin analizi
molekulların
identifikasiyası
ilə
yanaşı,
qarışıqları
kəmiyyətcə də təhlil etməyə imkan verir.
Optik – akustik metodlar. Şüanın təsiri altında
həyəcanlanan molekulların enerjisinin bir hissəsinin
ş
üalanma ilə müşayiət olunmayan deaktivləşmə vasitəsi ilə
407
istilik enerjisinə çevrilməsi nəticəsində optik – akustik
effekt yaranır. Səs tezliyində modulyasiya olunan
infraqırmızı şüa axınının udulması absorbsiya gözündə
(spektrofonda) pulslaşma yaradır.
Fluoressensiya
metodu.
Lüminessensləşmə
hadisəsinin (maddi sistemlərin verilən temperaturda istilik
ş
üalanmasının enerjisindən artıq enerji şüalandırması
hadisəsi)
fluoressensiya
və
fosforessensiya
ilə
məhdudlaşdırılması şərti xarakter daşıyır və qalıq
işıqlanmanın müddəti ilə əlaqədardır.
Kimyəvi lüminessensiya (kimyəvi lüminessensiya)
metodu. Kimyəvi lüminessensiya hadisəsi kimyəvi
reaksiyaların nəticəsində yaranan maddələrə yenə həmin
reaksiyadan yaranan digər maddələrdən və ya reaksiyada
iştirak edən maddələrdən enerji ötürülməsi sayəsində
meydana gələn işıqlanmadır.
Elektrokimyəvi metod. Bu qrupdan olan çeviricilərdə
oksidləşmə - reduksiya reaksiyasından istifadə edilir.
Fotokalorimetr metodu. Bu metoddan istifadə edilən
çeviricilərdə həssas elementin səthinin əksetmə xassəsi
dəyişdirilir.
Kimyəvi lüminessensiya zamanı kimyəvi enerji
birbaşa işıq enerjisinə çevrilir ki, bu da kimyəvi
reaksiyaların ən elementar komponentlərini, molekulların
quruluşunu, enerjinin reaksiya məhsulları arasında yenidən
paylanma qaydasını tədqiq etməyə, reaksiyaların sürətini və
reaksiyada iştirak edən maddələrin konsentrasiyasını
müəyyənləşdirməyə imkan verir.
Maddənin qaz halında gedən reaksiyalarda kimyəvi
lüminessensiyası sərbəst radikalların və atomların iştirakı ilə
baş verən və istilik ayrılması ilə müşayiət olunan kimyəvi
çevrilmələrdə özünü göstərir (məsələn, NO + 0 → NO
2
).
Kimyəvi lüminessensiyanın intensivliyi maddənin kimyəvi
tərkibi, molekulların quruluşu, energetik vəziyyət, eləcə də
lüminessensiya effekti verən maddələrin, qatışıqların
408
mövcudluğu və temperatur, təzyiq kimi bir çox fiziki və
kimyəvi amillərdən asılıdır. Kimyəvi lüminessensiyanın
intensivliyi kimyəvi reaksiyanın sürəti ilə və hər baş verən
reaksiyada buraxılan lüminessensiya kvantlarının sayı ilə
düz mütənasibdir. Kimyəvi reaksiya əsnasında, reaksiyanı
başladan enerji ilə reaksiyanın nəticəsində ayrılan istiliyin
cəmindən çox olmayan enerji şüalanır. Kimyəvi
lüminessensiya prosesi iki mərhələdə gerçəkləşir: Birinci
mərhələdə (həyəcanlanma mərhələsi) kimyəvi reaksiya
nəticəsində enerjisi çox olan P zərrəcikləri (reaksiya
məhsulu) yaranır. P zərrəciyi elə P* vəziyyətində olur ki,
ondan şüalanma nəticəsində enerji ayrılır:
A + B → P* + K + M ,
burada A və B-reaksiyaya girən maddələr; P*-reaksiya
nəticəsində yaranan həyəcanlandırılmış reaksiya məhsulu;
K və M -reaksiyanın digər məhsullarıdır.
Kimyəvi lüminessensiyanın ikinci mərhələsində
həyəcanlandırılmış reaksiya məhsulu P* foton buraxaraq
normal P vəziyyətinə keçir:
P* → P +hv
Dostları ilə paylaş: |