Termoelektrik termometrlar turlari va xatoliklari tahlili.
Reja:
1.Termoelektrik termometrlar haqida umumiy malumotlar.
2.Termoelektr zanjirlar.
3.Uzatuvchi termoelektrod simlari.
4. Xatoliklarni tahlili.
1.Termoelektrik termometrlar haqida umumiy malumotlar.
Haroratni olchashning termoelektr usuli termoelektr termometr (termojuft) termo TEYK ining uning haroratiga bogliqligiga asoslangan.
Bu asbob 200 0C dan +2500 0C gacha haroratlarini olchashda texnikaning turli sohalarida ilmiy texnikaviy ishlarda keng qollaniladi.
Termoelektr termometrlar yordamida haroratni olchash 1821 yilda Zeebek tomonidan kashf etilgan termoelektr hodisasiga asoslangan. Bu hodisa ikki xil metall simdan iborat zanjirda ularning kavsharlangan joyida haroratlar farqi hisobiga hosil boladigan TEYK effektiga asoslangan
Termojuftning olchanayotgan muhitga tegib turgan qismi t, 1 (issiq ulanma), ozgarmas muhitdagi joyi 2 (sovuq ulanma) deyiladi. A va B lar termoelektrodlar deyiladi. Bunday kavsharlangan otkazgichlar termojuftlar deyiladi, ularda hosil bolgan EYK, termo elektr yurituvchi kuch (TEYK) deyiladi.
TEYK hosil bolish sababi erkin elektronlar zichligi koproq metalning erkin elektronlar zichligi kamroq metalga diffuziyasi bilan izohlanadi.
Ikki xil metal simning birikish joyida paydo boladigan elektr maydon diffuziyaga qarshilik korsatadi. Elektronlarning diffuzion otish tezligi elektr maydon tasirida ularning qayta otish tezligiga teng bolganda harakatli muvozanat holati qaror topadi. Bu muvozanatda A va B metallar orasida potensiallar ayirmasi paydo boladi.
Agar kavsharlangan otkazgichlar bir xil bolsa va ularning ikki uchi turlicha haroratda qizdirilsa, u holda otkazgichning issiqroq qismdan sovuqroq qismiga bush elektronlarning teskari yonalishdagi diffuziyasi jadalroq boladi. Potensiallar ayirmasi elektronlarning issiqlik diffuziyasiga teskari yonalishda tasir qiladi, buning natijasida muvozanat holati qaror topguncha otkazgichning issiqroq uchi (+) ishorada zaryadlanadi. Binobarin har xil A va B otkazgichlardan tashkil topgan eng sodda termoelektr zanjirda 4 ta turlicha TEYK hosil boladi. Yani 2 ta TEYK A va B otkazgichlarning kavsharlangan uchida; 1 ta TEYK A otkazgichning uchida; 1 ta TEYK B otkazgichning uchida. Shuni nazarda tutib tasvirlagan zanjirdagi TEYKni aniqlash mumkin. Zanjirni soat strelkasiga teskari yonalishda kuzatsak quyidagicha natija chiqadi:
, (1)
bu erda - ikkala faktor tasiridagi jami TEYK; va - A va B otkazgichlar uchidagi potensiallar hamda haroratlar ayirmasi natijasida hosil bolgan TEYK.
Agar kavsharlangan uchlarning harorati bir xil bolsa TEYK nolga teng boladi, chunki ikkala kavsharda ham hosil bolgan TEYK ning qiymati teng bolib, uzaro qarama-qarshi tomonga yonalgan boladi, demak, bolsa,
, (2)
, (3)
(3) ni (1) ga qoysak,
, (4)
(4) tenglamadan korinib turibdiki, TEYK 2 ta ozgaruvchan va haroratning murakkab funksiyasidan iborat ekan.
Ulanmalardan birining harorati ozgarmas, masalan bolsa, unda
, (5)
(5) ifoda mazko’r termojuft uchun darajalash yo’li bilan TEYK va harorat nisbatini topish, haroratni o’lchash masalasini teskari Еchish kerakligini, ya‘ni termojuftning TEYKini olchash bilan haroratning qiymatini aniqlash mumkinligini bildiradi.
Olchash asbobini ulash uchun ulanmalardan biridagi zanjirini , a) yoki termoelektrodlardan birini ozish b) kerak.
Termojuft zanjiriga uchinchi C otkazgichni ulash variantlaridagi jamlangan TEYKini korib chiqamiz , a dagi variant uchun:
(6)
, yani ulanmalar harorati teng bolsa
=0, (7)
bu tenglamadan malumki,
, (8)
(8) ni (6) ga qoyib chiqsak (4) tenglama kelib chiqadi. , b dagi variant uchun:
, (9)
Agar va hisobga olinsa, (9) tenglama (4) tenglamaga aylanadi.
Bundan quyidagi muhim hulosa chiqarish mumkin: termojuftning zanjiriga uchlaridagi harorati bir xil bolgan uchinchi otkazgich ulanganda ham TEYK ozgarmaydi. Demak, termojuft zanjiriga ulash simlari, olchov asboblari va qarshiliklarni ulash mumkin ekan.
Erkin uchlardagi harorati t0 ga bolganda tuzatish kiritish uchun termoelektr termometr hosil qiladigan termoEYK ga uchun E(t2, 0) ni qushish lozim; shunda termoEYK E(t, 0) qiymati topiladi:
+ Е(t0, 0)= Е(t, 0). (10)
Haroratni o’lchashga oid alohida masalalarni Еchish uchun termoelektr termometrlarni o’lchash asbobi bilan ulashning turli
usullari qo’llaniladi
termoelektrni o’lchash asbobiga ulash sxemasi keltirilgan. Termoelektr komplektiga termojuft 1, ulash simi 2 va olchov asbobi 3 kiradi.
Termoelektr termometrlarni ozgartirish koeffitsientini orttirish uchun bir necha termojuftlarni ketma-ket ulashda foydalaniladi.
Ikki nuqta orasidagi harorat farqini olchash uchun differensial termoelektr termometr qollaniladi. U ikkita qarama-qarshi ulangan bir xil termometrlardan tuzilgan.
MDX mamlakatlarida SEV (ST SEV 1059-78) standartlariga kora quyidagi metall elektrodli termoelektr termometrlar qollaniladi. Ularning tavsiflari 1-jadvalda keltirilgan.
Standart termoelektr termometrlar
1-jadval
-
№
|
Termoelektr termometr termojufti turi
|
Darajalash belgisi, yangisi (eskisi)
|
O’lchash chegarasi, 0C
|
Yuqorigi o’lchash chegarasi, 0С
|
Uzok vaqt qo’llanil
ganda
|
Kiska vaqt qo’llanil
ganda
|
1
|
Miss –kopelli
|
-
|
-200
|
100
|
600
|
2
|
Miss-mis-nikelli
|
Т
|
-200
|
400
|
600
|
3
|
Temir-mis-nikelli
|
J
|
-200
|
700
|
900
|
4
|
Xromel-kopelli
|
(XK)
|
-50
|
600
|
800
|
5
|
Nikelxrom-mis-nikelli
|
Е
|
-100
|
700
|
900
|
6
|
Nikelxrom-nikel-alyuminiyli (xromel-alyumelli)
|
(XA)
|
-200
|
1000
|
1300
|
7
|
Platinorodiy (10%)-platinali
|
S(ПП)
|
0
|
1300
|
1600
|
8
|
Platinorodiy (30%)-
Platinarodiyli (6%)
|
В(ПР)
|
300
|
1600
|
1800
|
9
|
Volframreniy (5%)-
Volframreniyli (20%)
|
(ВР)
|
0
|
2200
|
2500
|
2.Termoelektr materiallar va o’zgartkichlar
Turli o’tkazgichlarning ixtiyoriy jufti termoelektr ozgartkichni tashkil etishi mumkin, ammo har bir juftlik ham amalda qollanishga yarayvermaydi. Buning uchun materiallar yuqori haroratlar tasiriga chidamlilik, TEYK ning vaqt boyicha ozgarmasligi, uning iloji boricha katta qiymatga ega bolishi va haroratga bir qiymatli bogliqligi, qarshilik harorat koeffitsientining katta bolmasligi va katta elektr otkazuvchanlik kabi xususiyatlarga ega bolishi kerak.
Barcha materiallar va qotishmalar uchun TEYKning haroratga funktsional bogliqligi murakkab bolib, uni analitik ifodalash ancha qiyin. Platinorodiy-platina jufti bundan mustasnodir. Bu juftlik uchun TEYK bilan harorat orasidagi boglanish 300 0C dan 1300 0C gacha bolgan oralikda sovuq ulanma harorati 0 0C bolganda Etarlicha aniqlikda parobolaga mos keladi:
, (11)
b unda a, b va c surma (630,5 0C), kumush (960,8 0C) va oltin (1068,0 0C) larning kotish harorati bo’yicha aniqlangan doimiylar.
Xromel-kopelli (56% Si + 44 % Ni) termoelektr termometrlar standart termometrlar orasida eng katta o’zgartish koeffitsientiga ega (70-90мкВ/0С) Termoelektrod diametri 1mm dan kam bo’lgan termometrlar uchun chegaraviy qo’llanish davri 600 dan kam, va masalan, diametri 0,2
0,3 mm bolgan termoelektrodlar uchun faqat 400 ni tashkil etadi. Yuqorigi olchash chegarasi kopelli elektrodlar xarakteristkalarining barqarorligiga bogliq.
Nikelxrom nikel-alyuminiyli (94% Ni + 2% Al + 2,5% Mn + 1%Si + 0,5% qushilma) termometrlar turli muhit haroratlarini keng chegaralarda olchash uchun qollaniladi. Qollanishning yuqorigi chegarasi termoelektrod diametriga bogliq. Diametri 3-5mm bolgan termoelektrodlar uchun qollanishning yuqorigi chegarasi nikel-xrom-nikel-alyuminiyli termometrlarda 1000 ni tashkil etadi. 0,2-0,3 mm diametr uchun 600 dan ortiq emas.
Platinorodiy (90% platina + 10% rodiy) platinali termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida 0 dan 1300 harorat oraligida, qisqa vaqt davomida 1600 gacha bolgan oraliqda ishlashi mumkin.
Platinorodiy (30% rodiyli) platinarodiyli (6% rodiyli) termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida haroratlarning +300 dan to 1600 gacha oraligida, qisqa vaqt davomida 1800 gacha qollaniladi.
Termoelektr generator termoelektr sovitgich va turli olchov asboblarida yarim otkazgichli termojuftlar ishlatiladi. Ularning TEYKi metall va metall qotishmalardan ishlangan oddiy termojuftlar TEYKdan 5-10 marta kop. Bu termojuftlarda termoelektrod materiallari sifatida ZnSb va CdSb qotishmalari ishlatiladi.
3.Uzatuvchi termoelektrod simlari
Termoelektr termometrlarni olchov asbobi bilan ulaydigan simlar shunday materialdan tayyorlanadiki, ular ozaro juft bolib, ozlari ulangan termoelektr termometrlar hosil qiladigan EYKni (usha haroratlarda) hosil qiladi. Harorat 100 dan oshganda termoelektr termometr va ulaydigan simlarning xususiyatlari bir-biridan farq qiladi. Odatda ulaydigan simlarning harorati yuqori bolmaydi. Agar uzaytiruvchi simlar termometrniki kabi darajalash tavsifiga ega bolsa, termojuftning erkin uchlarini ulash simlari bilan ulaydigan joylarida ulanmalarning paydo bolishi natijasida paydo boladigan «parazit» TEYK hosil bolishini oldi olinadi.
Uzaytiruvchi termoelektrod simlar bir va kop simli qilib, izolyatsiyada va tashqi qoplama yoki qobiqlik qilib ishlanadi. Izolyatsiyalash uchun polivinxlorid, polietilen-tereftalat va ftoroplast plyonklardan foydalaniladi. Izolyatsiyadan tashqari simlar kopincha polivinxlorid qobiq yoki lavsan ip yoxud shisha ip bilan chirmab uraladi.
Agar tashqi elektr, magnit maydondan va mexanik tasirdan saqlanish talab etilsa unda, mis, pulat simli qoplama yoki ekranlar qollaniladi.
Har bir sim materiali izolyatsiyaning oz rangiga yoki simlarning oramasida va qoplamasi rangidagi simlarga ega boladi. 2-jadvalda termoparlar, tavsiya etiladigan termoelektrod simlar, ularning belgilari va ranglari keltirilgan.
Tavsiya etiladigan uzaytiruvchi termoelektrod simlar
2-jadval
-
№
|
Termojuft
|
Uzaytiruvchi termoelektrod simlari
|
Belgilari
|
Juft-simlar
|
Rangi
|
1
|
Mis-kopelli
|
МК
|
Miss-kopel
|
Qizil-sariq
|
2
|
Mis-nikelli
|
М
|
Miss-konstantan
|
Qizil-jigarrang
|
3
|
Xromel-kopelli
|
ХК
|
Xromel-kopel
|
Binafsha-sariq
|
4
|
Nikelxrom-nikel alyuminiyli
|
М
|
Miss-konstantan
|
Qizil-jigarrang
|
МТ-НМ
|
Miss-titan-nikel mis
|
Qizil-yashil
|
5
|
Platinorodiy-platinali
|
П
|
Miss qotishma termojuft
|
Qizil-yashil
|
6
|
Volframreniy-volframreniyli
|
М-МН
|
Miss-qotishma, MN, 2, 4
|
Qizil-kuk
|
Dostları ilə paylaş: |