Termokupl: ish printsipi, qurilma

Haroratni o'lchash uchun turli xil asboblar va mexanizmlar mavjud. Ulardan ba'zilari kundalik hayotda, ba'zilari - turli fizikaviy ishlarda, ishlab chiqarish jarayonlarida va boshqa sohalarda qo'llaniladi.

Bunday qurilmalardan biri termojuftdir. Operatsion printsipi va ushbu qurilmaning sxemasi quyidagi bo'limlarda ko'rib chiqiladi.

Termojuftning fizik asoslari

Termokuplning ishlash printsipi oddiy jismoniy jarayonlarga asoslangan. Birinchi marta ushbu qurilma ishlaydigan ta'sir Germaniya olimi Tomas Sebek tomonidan o'rganildi.

Termojuft harakatining printsipi bo'lgan fenomenning mohiyati quyidagicha. Har xil turdagi ikkita Supero'tkazuvchilarni o'z ichiga olgan yopiq elektr inshootida ma'lum bir muhit harorati qo'llanilganda elektr energiyasi hosil bo'ladi.

Olingan elektr oqimi va atrofdagi muhit harorati chizgichlarga bog'liq. Ya'ni, harorat qancha yuqori bo'lsa, termokupl tomonidan ishlab chiqariladigan elektr tokini kattalashtiradi. Termokupl va qarshilik termometrlari shu bilan ishlaydi.

Bu holda bir termokupl aloqa haroratni o'lchash kerak bo'lgan joyda, u "issiq" deb ataladi. Ikkinchi kontakt, boshqacha aytganda - "sovuq", - teskari yo'nalishda. Termokupllarni o'lchash uchun dastur faqat xona harorati o'lchash maydoniga nisbatan pastroq bo'lsa ruxsat etiladi.

Bu termokupl operatsiyaning qisqa sxemasi, amaliyot printsipi. Keyingi bobda termokupl turlarini ko'rib chiqamiz.

Termokupl turlari

Issiqlik o'lchovlari talab etiladigan har bir sanoatda termokupl asosan ishlatiladi. Ushbu qurilmaning turli xil turlarini ishlash usuli va usuli quyida keltirilgan.

Krom-alyuminiy termokupllar

Ushbu termokupl kontaktlarning zanglashiga olib kelishi ko'p hollarda turli xil sensorlar va problarni ishlab chiqarish uchun qo'llaniladi, bu sanoat ishlab chiqarishda haroratni nazorat qilish imkonini beradi.

Ularning ajralib turadigan xususiyatlarini juda past narx va juda katta harorat o'lchovi deb atash mumkin. Ular sizni haroratni -200 dan +13000 darajagacha santimetrga o'rnatishga imkon beradi.

Termojuftlarni havoda yuqori miqdorda oltingugurt bilan ishlaydigan ustaxonalar va inshootlardagi o'xshash qotishmalar bilan ishlatish maqsadga muvofiq emas, chunki bu kimyoviy element xrom va alyuminiyga salbiy ta'sir ko'rsatib, qurilmaning ishlashida buzilishlarni keltirib chiqaradi.

Chromel-Copel Thermocouples

Kontakt guruhi bu qotishmalardan iborat bo'lgan termokuplning printsipi bir xil. Ammo bu qurilmalar asosan neytral, agressiv bo'lmagan xususiyatlarga ega suyuq yoki gazli muhitda ishlaydi. Yuqori harorat ko'rsatkichi +8000 darajadan oshmaydi.

Shunga o'xshash termokupl ishlatiladi, uni ishlatish printsipi har qanday sirtdagi isitish darajasini aniqlash uchun, masalan, ochiq o'choq pechlari yoki shunga o'xshash boshqa tuzilmalar harorati aniqlash uchun ishlatilishiga imkon beradi.

Temir-konstantanli termokupllar

Termojuftagi kontaktlarning bu birikmasi ko'rib chiqilgan navlarning birinchi turi kabi keng tarqalmaydi. Termokuplning ishlash printsipi bir xil, lekin bu kombinatsiya juda kam hollarda atmosferada yaxshi natijalarga erishdi. O'lchagan haroratning maksimal darajasi + 12500 darajadan oshib ketmasligi kerak.

Biroq, agar harorat +7000 darajadan oshsa, temirning fizik va kimyoviy xususiyatlarining o'zgarishi natijasida o'lchovlarning aniqligini buzish xavfi mavjud. Atrofdagi havoda suv bug'lari mavjud bo'lganida, termojuftning temir konusining korroziyasi ham mavjud.

Platin / Platinum termokupllari

Ishlab chiqarishdagi eng qimmat termokupl. Amaliyot printsipi bir xil, lekin u juda barqaror va ishonchli harorat ko'rsatkichlari bilan uning hamkasblaridan farq qiladi. Kam sezuvchanligi bor.

Ushbu qurilmalarni ishlatishning asosiy maydoni yuqori haroratni o'lchash hisoblanadi.

Tungsten-rhenium termojuftlar

Bundan tashqari, o'ta yuqori haroratni o'lchash uchun ham foydalaniladi. Ushbu sxema bilan o'rnatilishi mumkin bo'lgan maksimal limit 25 ming darajani tashkil etadi.

Ularni qo'llash muayyan shartlarni talab qiladi. Shunday qilib, haroratni o'lchash davomida atrof muhitni to'liq yo'q qilish kerak, bu oksidlanish jarayoni natijasida kontaktga salbiy ta'sir qiladi.

Buning uchun tungsten-rhenium termokupllari odatda elementlarni himoya qiluvchi inert gaz bilan to'ldirilgan himoya qoplamalariga joylashtiriladi.

Yuqorida biz qo'llanilgan qotishmalarga bog'liq har bir mavjud termokuplni, qurilmani, uni ishlatish tamoyilini ko'rib chiqdik. Keling, ayrim dizayn xususiyatlarini ko'rib chiqaylik.

Thermocouple dizayni

Termokuplning ikkita asosiy turi mavjud.

• Yalıtım qatlamidan foydalangan holda. Termojuftning bu usuli qurilmaning ishchi qatlamini elektr tokidan ajratish imkonini beradi. Bunday sxema yerdan kirishni ajratmasdan, jarayonda termojuftni ishlatishga imkon beradi.

• Yalıtım qatlamidan foydalanmasdan. Bunday termokupllar faqat kirishlari er bilan aloqa qilmaydigan o'lchash davriga ulanishi mumkin. Agar bu shart bajarilmasa, qurilma ikkita mustaqil yopiq diodga ega bo'ladi, natijada termokupl bilan olingan ko'rsatkichlar haqiqatga mos kelmaydi.

Termojuftni ishlatish va uni qo'llash

Ushbu qurilma "ishlaydigan" deb nomlangan alohida versiyasi mavjud. O'tish termojuftining ishlash printsipi hozirda batafsil ko'rib chiqilgan.

Ushbu dizayin, asosan, torna, frezeleme va shunga o'xshash boshqa mashinalarda qayta ishlash vaqtida temir igna temperaturasini aniqlash uchun ishlatiladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, bu holda an'anaviy termojuftdan foydalanish mumkin, ammo agar ishlab chiqarish jarayoni harorat rejimining yuqori aniqligini talab qilsa, ishlaydigan termokuplni ortiqcha o'lchash mumkin emas.

Ushbu usul ishlatilganda, uning aloqa elementlari preformga oldindan muhrlanadi. Keyinchalik, bo'shliqni qayta ishlash jarayonida ushbu kontaklar doimo mashinaning pichog'iga yoki boshqa ishchi vositasiga ta'sir ko'rsatadi, buning natijasida aloqa (bu harorat indikatorlarini yo'qotishning asosiy elementi) birikmasi kontaktlardan o'tadi.

Ushbu ta'sir universal ishlov berish sanoatida qo'llaniladi.

Termojuftli konstruktsiyalarning texnologik xususiyatlari

Termojuftning ishlaydigan devorini ishlab chiqarishda ikkita metall kontak bir-biriga payvandlanadi va ular turli materiallardan tayyorlangan. To'siq "kavşak" deb ataladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, bu aloqani mayda tebranish yordamida qilish kerak emas. Ikki kontaktni bir-biriga bog'lab qo'yish etarli. Ammo bu ishlab chiqarish usuli ishonchliligi etarli darajaga ega bo'lmaydi va harorat indikatorlarini olib tashlashda xatoliklarni keltirib chiqarishi mumkin.

Yuqori haroratni o'lchash zarur bo'lsa, metall burchagi payvandlash bilan almashtiriladi. Buning sababi shundaki, ko'p holatlarda ishlatiladigan lehimning erishi juda past bo'ladi va uning darajasi oshib ketganda yo'q qilinadi.

Resurs ishlatilgan sxemalar kengroq harorat oralig'ida turishi mumkin. Biroq, ushbu ulanish usuli o'z kamchiliklariga ega. Resurs paytida yuqori harorat ta'sirida metallning ichki tuzilishi o'zgarishi mumkin, bu esa olingan ma'lumotlarning sifatiga ta'sir qiladi.

Bundan tashqari, operatsiya vaqtida termokupl kontaktlarining holati tekshirilishi kerak. Shunday qilib, tajovuzkor muhit ta'siriga bog'liq bo'lgan davrda metallning xususiyatlarini o'zgartirish mumkin. Materiallarni oksidlanish yoki o'zaro tarqatish mumkin. Bunday holatda termojuftning ishlaydigan devorini almashtirish kerak.

Termokupl birikmalarining turlari

Zamonaviy sanoatda termogirlar ishlab chiqarishda qo'llaniladigan bir nechta dizaynlar ishlab chiqariladi:

• Ochiq burchak bilan;

• Izolyatsiyalangan birikma bilan;

• Tuproqli birikma bilan.

Ochiq burchak bilan termokupllarning bir xususiyati tashqi ta'sirlarga yomon qarshilik.

Kontaktli juftga zarar etkazuvchi ta'sir qiluvchi korroziv muhitlarda haroratni o'lchash uchun quyidagi ikkita qurilish turi qo'llanilishi mumkin.

Bundan tashqari, sanoat hozirda yarimo'tkazgich texnologiyalari uchun termokupl ishlab chiqarishni o'zlashtirmoqda.

O'lchov xatosi

Termojuft bilan olingan harorat parametrlarining to'g'riligi kontakt guruhining materialiga va tashqi omillarga bog'liq. Ikkinchidan, bosim, radiatsiya fonlari yoki kontaktlarning qaysi metallarning fizikokimyoviy parametrlariga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan boshqa sabablar kiradi.

O'lchov xatosi quyidagi komponentlardan iborat:

• Termokupl ishlab chiqarish xususiyatlari tufayli yuzaga kelgan tasodifiy xato;

• "Sovuq" kontaktning harorat rejimini buzilishidan kelib chiqqan xato;

• Tashqi aralashuvlar natijasida kelib chiqqan xatolik;

• Tekshiruv uskunasining noto'g'riligi.

Termokupllarni ishlatishning afzalliklari

Ushbu qurilmalarni issiqlik nazorati uchun qo'llashning afzalliklari quyidagilardan iborat:

• Termojuft bilan biriktirilishi mumkin bo'lgan katta ko'rsatkichlar;

• O'qishlarni to'g'ridan-to'g'ri o'qishga qatnashadigan termojuftning ochilishi o'lchash nuqtasi bilan bevosita aloqada bo'lishi mumkin;

• Termojuftlarni ishlab chiqarishning oddiy jarayoni, ularning kuchliligi va faoliyatining mustahkamligi.

Termojuft bilan haroratni o'lchash kamchiliklari

Termojuftni ishlatishning kamchiliklari quyidagilardan iborat:

• «Sovuq» termojuft aloqa harorati doimiy monitoringini o'tkazish zarurati. Bu termojuft asosida o'lchov vositalarini loyihalashning o'ziga xos xususiyati. Ushbu sxemaning ishlash printsipi uning qo'llanilish doirasini qisqartiradi. Ular faqat muhit harorati o'lchov nuqtasida haroratga qaraganda pastroq bo'lsa ishlatilishi mumkin.

• Termojuftni ishlab chiqarishda ishlatiladigan metalllarning ichki tuzilishining buzilishi. Aslida, tashqi muhit ta'siri natijasida, aloqalar bir xilligini yo'qotadi, bu esa olingan harorat ko'rsatkichlarida xatolarga olib keladi.

• O'lchov davomida termojuftning kontakt guruhi odatda atrof muhitning salbiy ta'siriga duchor bo'ladi, bu esa operatsiya paytida buzilishlarga sabab bo'ladi. Bu yana kontaktlarni muhrlashni talab qiladi, bu esa bunday sensorlar uchun qo'shimcha xarajatlarni keltirib chiqaradi.

• Elektromagnit to'lqinlarning xavfli tomoni mavjud bo'lib, uning dizayni uzoq kontakt guruhini ta'minlaydi. Bu o'lchov natijalariga ham ta'sir qilishi mumkin.

• Ba'zi hollarda termocupadagi hosil bo'lgan elektr tokining va o'lchash maydonidagi haroratning chiziqli munosabati buzilgan. Shu kabi holat nazorat uskunalarini kalibrlashni talab qiladi.

Xulosa

Mavjud kamchiliklarga qaramay, 19-asrda kashf etilgan va sinovdan o'tgan termojuftlar bilan haroratni o'lchash usuli zamonaviy sanoatning barcha sohalarida keng qo'llanilganligini aniqladi.

Bunga qo'shimcha ravishda, termokupllardan foydalanish harorat ma'lumotlarini olishning yagona usuli hisoblanadi. Va ushbu material bilan tanishib, siz ularning ishlarining asosiy tamoyillarini to'liq tushunib oldingiz.