Сурет. Резисторлы датчик

Кесте

Кесте

Кесте

Кесте

Кесте

Термометрлік қасиеттері	Құралдың аталуы	Өлшеу диапазоны, ^0С
Жұмысшы заттың қысымының тұрақты көлемде өзгеруі	Манометрлік термометрлер: газды сұйықты конденсациялы	-150¸600 -150¸600 -50¸350
Термоэлектрлік эффект (термоЭҚК)	Термоэлектрлік түрлендіргіштер	-200¸2200
Электр кедергісінің өзгеруі	Кедергінің металды термотүрлен-діргіштері	-260¸1100
Кедергінің жартылай өткізгішті термотүрлендіргіштері	-100¸300
Жылу сәулесі	Сәуле пирометрлері: квазимонохроматикалық спектралды қатысты радиациялы	700¸6000 1400¸2800 50¸3500

Кедергі термотүрлендіргіштері

Температураны кедергі термотүрлендіргіштерімен өлшеу металдар мен жартылайөткізгіштердің қасиеттерін температураны өзгерте отырып, өзінің электр кедергісін өзгертуге негізделген. Егер кедергі термотүрлендіргішінің электр кедергісі R_t мен оның t температурасы [яғни R_t=f(t) – градустелген сипаттамасы] арасындағы тәуелділік белгілі болса, онда R_t-ні өлшей отырып, жүктелген ортаның температурасының мәнін анықтауға болады.

Термотүрлендіргіштер –260-тан +1100 ⁰С-ға дейінгі аралықтағы температураны сенімді түрде өлшеуге мүмкіндік береді. Кедергі термотүлендіргішінің металды өткізгіштерге бір қатар талаптар қойылады, олардың негізгісі болып градустелген сипаттаманың тұрақтығы, сонымен қатар кедергі термотүрлендір-гіштерін жасап шығаруды өзара алмастырылуын қамтамасыз ететін оның өнімділігі жатады. Негізгі емес қатарына, бірақ талаптарды қанағаттандыратындарға R_t=f(t) функциясының сызық-тығы, электр кедергісінің температуралық коэф-фициентінің мүмкіндігінше жоғарғы мәні, үлкен салмақты кедергі мен материалдың жоғары емес құны жатады.

Зерттеушілермен металл таза болған сайын, ол көрсетілген негізгі талаптарға сонша үлкен дәлдікте жауап береді және R₁₀₀/R₀ қатынасы мен a (мұндағы R₀ менR₁₀₀ – 0 мен 100⁰С-қа сәйкес металдың электр кедергілері) мәндері сонша үлкен болатыны айтылған. Сондықтан да металдың тазалық дәрежесін, сонымен қатар онда механикалық кернеулердің бар болуын R₁₀₀/R₀ мен a мәндерімен сипаттау қабылданған. Металдың механикалық кер-неуін оны күйдіру жолымен алу кезінде көрсетілген сипаттамалар берілген металл үшін өздерінің шекті мәндеріне жетеді.

0-ден 10⁰С-ға дейінгі температураны өзгерту арқылы материалдың кедергісін өзгерту a_0,100 = (R₁₀₀ – R₀)/R₀×100 коэффициентімен сипатталады. Металдың температуралық кедергі коэффициенті оң таңбалы болады.Көптеген таза металдар үшін ол 4×10^-3-6×10^{-3 0}С^-1-ге тең, электр кедергісін температураны бір гра-дуске, шамамен 0,4-0,6%-ке 0⁰С кезіндегі кедергіден жоғарлатады. Стандартты кедергі термотүрлендіргіштерін даярлау үшін қазіргі кезде платина мен мысты қолданады.

Платина кедергі термотүрлендіргіші үшін ең жақсы материал болып табылады, өйткені ол таза түрінде жеңіл алынады, өнімділігі жақсы, жоғары температуралы қышқылдану ортасында химиялық түрде инертті, 3,94×10^{-3 0}С^-1-ге тең жеткілікті үлкен температуралық кедергі коэффициенті және 0,1×10^-6Ом×м. жоғары салмақты кедергісі бар. Платиналы кедергі термотүрлендіргіште-рін –260-тан +1100⁰С температураны өлшеу үшін қолданады, осыдан –260-тан +1100⁰С температура диапазоны үшін диаметрі 0,05-0,1 мм-ге тең платиналы өткізгіштер қолданылады, ал +1100⁰С-ға дейінгі температураны өлшеу үшін осы температурада-ғы платиналарды рассыпления*** күшінде өткізгіштің диаметрі шамамен 0,5 мм болады. Қолданылатын платиналы өткізгіштер үшін R₁₀₀/R₀ қатынасының мәні 1,3850-1,3910 болады.

Платинаның кемшілігі R_t = f(t) функциясының сызықты еместігі және, одан бөлек платина - өте қымбат металл болып табылатыны.

Мыс – онша қымбат емес, таза түрінде жеңіл алынатын металдардың бірі. Мысты кедергі термотүрлендіргіштері диапазоны –50-ден +200⁰С-ға дейінгі температураны өлшеу үшін арналған. Өте жоғары температурада мыс жылдам тотықтанады және сондықтан да оны пайдаланбайды. Мыс өткізгішінің диаметрі әдетте 0,1 мм, ал R₁₀₀/R₀ қатынасы 1,4260-1,4280 құрайды. Температураның кең диапазонында кедергінің температурадан тәуелдігі сызықты түрде және R_t=R₀(1+at) түрінде келеді, мұндағы a=4,26×10^{-3 0}С^-1.

Жартылай өткізгішті кедергі термотүрлендіргіштері 10 –100-ден 300⁰С-ға дейінгі температураны өлшеу үшін пайдаланылады. Олардың материалдары ретінде әртүрлі жартылайөткізгіш заттар – магний, кобальт, марганец, титан, мыс оксидтері, германий кристалдары пайдаланылады.

Жартылайөткізгіштердің басты ерекшелігі болып олардың үлкен теріс температуралық кедергі коэффициенті саналады. Жартылайөткізгіштердің температурасын бір градуске жоғарлатқан кезінде, олардың кедергілері 3-5%-ке азаяды, бұл оларды температураның өзгеруіне өте сезімтал қылады.

Жартылайөткізгіш материалдарының кемшіліктері болып олардың едәуір сызықты еместігі және, басты, градустелген сипаттамасының көрсетілмейтіндігі саналады. Сондықтан тіпті бір сол типті жартылайөткізгіш кедергі термотүрлендіргіштері жеке градуировкасы болады және өзара алмастырылмайды.

Көрсетілген кемшілітерінің салдарынан жартылайөткізгіш кедергі термотүрлендіргіштері температураны өлшеу үшін сирек пайдаланылады.

Кедергі термотүрлендіргіштерінің жиынтығына әдетте теңестірілмеген, теңестірілген көпірлер мен логометрлер қолданылады. Көбінесе лабораториялық және автоматты болып бөлінетін теңестірілген көпірлер пайдаланылады. Логометрлер соңғы жылдары дәлділік класы аса жоғары автоматты электронды көпірлер кеңінен таралғанына байланысты тіпті пайдаланбайды.

Термоэлектрлі түрлендіргіштер

Температураны термоэлектрлі термометр – термоэлектрлі түрлендіргіштермен (ТЭТ) өлшеу 1821 ж. ашылған Зеебектің термоэлектрлі эффектісін пайдалануға негізделген.

Термоэлектрлі түрлендіргіш. Ол өзінше бір-бірімен екі немесе бірнеше әртүрлі өткізгіштермен жалғанған тізбекті береді.

3.1 - суретте А және В екі өткізгіштерден (термоэлектрод-тардан) тұратын термоэлектрлі тізбек берілген. 1 мен 2 термоэлектродтарының қосылу орнын дәнекерлер (спайлар) деп атайды. Зеебек, егер t мен t₀ дәнекер температуралары тең болмаса, онда тұйықталған тізбекте электрлі ток ағып өтеді деген. Термоток деп аталатын бұл токтың бағыты дәнекер температураларының қатынасына тәуелді, яғни егер t>t₀ болса, онда ток бір бағытта, ал t<t₀ – басқа бағытта ағып өтеді.

3.1 сурет. Термоэлектрлі түрлендіргіштің схемасы

Мұндай тізбекті ажырату кезінде олардың ұштарында термоэлектрлі (термоЭҚК) деп аталатын күш өлшенуі мүмкін. Қарастырылып жатқан әсер бөліну қасиетіне ие, ол, егер осындай тізбектен тыс электрлі ток берсек, онда токтың бағытына байланысты дәнекердің біреуі қыздырылады да, ал басқасы суытылатыны (Пелетье әсері)жөнінде айтып кеткен жөн. Қазіргі заман физикасында термотоктың немесе термоЭҚК-нің пайда болуы әртүрлі металдарда электрондардың әртүрлі шығу жұмыстары бар, сондықтан да әртүрлі металдар жанасқан кезде потенциалдардың байланыс айырымы пайда болады. Сонымен қатар, өткізгіш ұштарының температураларын ажыратқан кезде, олардың ұштарындағы потенциалдардың айырымын тудыратын электрондардың диффузиялары пайда болады. Осылай, көрсетілген екі факторлар – потенциалдардың байланыс айырымы мен электрондардың диффузиясы – тізбектегі термоЭҚК-тің нәти-жесін шығаратын болып қосылады, олардың мәндері термоэлектродтардың табиғаты мен ТЭТ дәнекерлер температураларының айырымының нәтижесіне тәуелді. Тізбектің байланысты термоЭҚК мен нәтижелі термоЭҚК арасындағы қатынасты математикалық түрге түрлендіру үшін бірнеше шарттарды орындау қажет. Температурасы аз дәнекердегі ток басқа термоэлектродқа өтетін бір термоэлектродты оң деп, ал екіншісін – теріс деп алған жөн. Мысалы, егер t₀<t (сур. 9.1) болса және осы дәнекердегі оң А термоэлектродынан В теріс термоэлектродқа бағытталса, онда А термоэлектродын – термооң, ал В – термотеріс деп атаймыз. Дәнекердегі А мен В термоэлектрод арасындағы байланыс термоЭҚК-ті t температурада е_АВ(t) деп белгілейміз. Көрсетілген жазба, егер А термоэлектрод оң және кезекті жазбада бірінші болып келсе, онда термоЭҚК е_АВ(t) теріс таңбамен алынған деп есептейміз. Вольттің заңына сәйкес екі әртекті өткізгіштердің тұйықталған тізбегінде дәнекер температурасының тепе-теңдігінде осы тізбектің термотогы нольге тең болады.

Егер 1 мен 2 дәнекерлердің температуралары бірдей болса, мысалы t₀ болса, онда әр дәнекердің термоЭҚК бір-бірімен тең және бір-біріне қарсы әрекет етеді және сондықтан да осындай контурдың термоЭҚК Е_АВ(t₀t₀) нольге тең деп тұжырымдаймыз, яғни

Е_АВ(t₀ t₀) = e_АВ(t₀) – e_АВ(t₀) = 0, (3.1)

немесе е_АВ(t₀) = -e_ВА(t₀) екенін ескерсек,

Е_АВ(t₀ t₀) = e_АВ(t₀) +е_ВА(t₀) = 0. (3.2)

(3.2) теңдеуді немқұрайды түрде қарастырсақ, келесі ережені қабылдауға болады: контурдың нәтижелі термоЭҚК байланыс термоЭҚК-тің арифметикалық қосындысына тең, олардың символды термоэлектродтардың кезекпен жазылуы контурдың айналу бағытына сәйкес (мысалы, сағат тіліне қарама-қарсы).

Сурет 3.1-де көрсетілген тұйықталған тізбек үшін нәтижелі термоЭҚК

Е_АВ(t t₀) = e_АВ(t) + e_ВА(t₀), (3.3)

немесе

Е_АВ(t t₀) = e_АВ(t) – e_АВ(t₀). (3.4)

(3.4) теңдеуін ТЭТ-тің негізгі теңдеуі деп атайды. Одан контурда пайда болған термо ЭҚК Е_АВ(t t₀) t мен t₀ температура функцияларының айырымына тәуелді екені шығады. Егер t₀ = const болса, онда e_АВ(t₀) = c = const болады және

Е_АВ(t t₀)_t0=const = e_АВ(t) –c = f(t). (3.5)

Белгілі (13.5) тәуелділігінен ТЭТ контурындағы термо-ЭҚК-ті өлшеу арқылы, егер t₀ = const болса, өлшеу объектісіндегі t температурасы табылуы мүмкін. Температураны өлшеу объектісіне жүктелген дәнекерді жұмысшы дәнекер немесе жұмыс ұшы, ал объектіден тыс дәнекерді бос дәнекер (ұшы) деп атайды.

(3.4) тәуелдігін нақты түрде қолданылатын термоэлектрод-ты материалдар үшін аналитикалық түрде жеткілікті дәлдікте алынбайтынын айта кеткен жөн. Сондықтан температураны өлшеу кезінде қолданылатын әртүрлі ТЭТ үшін бұл тәуелділік градустеу мен тізбекті табуляциялау жолымен немесе термоЭҚК-тің температурадан тәуелділік графигін құру жолымен орнатылады. Градустеу процесінде ТЭТ-нің бос ұштарын тұрақты етіп және оның мәндерін стандартты түрде t₀=0⁰C ұстау қажет.

ТЭТ контурындағы генерацияланатын термоЭҚК тек термоэлектродтардың химиялық құрамы мен дәнекер температураларына тәуелді және термоэлектродтардың геометриялық өлшемдері мен дәнекер өлшемдеріне тәуелді емес екенін айта кеткен жөн.

Өлшеу аспаптарын термоэлектрлі түрлендіргіш тіз-бегіне қосу. ТЭТ термоЭҚК-ін өлшеу үшін оның тізбегіне (сурет 3.2) көрсетілген екі схеманың біреуіндегі өлшеу аспаптарын қосады. Өлшеу аспабын еркін ұшындағы дәнекердің ажырауына қосу (сурет 3.2, а) кезінде ТЭТ-те бір жұмысшы дәнекер 1 мен екі 2 және 3 еркін дәнекерлер болады.

Сурет 3.2,б схемасы бойынша қосу кезінде (термоэлектродардың біреуінің ажырауына) ТЭТ-те төрт дәнекер болады: жұмысшы 1, еркін 2 және t₁ температурасы тұрақты болған кездегі екі нейтралды 3 пен 4 дәнекерлер. Схемалардың сыртқы көріністерінің айырмашылығына қарамастан, егер үшінші С өткізгіштің ұштарындағы температуралары бірдей болса, екі жағдайда пайда болған термоЭҚК бірдей болатынын көрсетейік.

Сурет 3.2, а схемасы үшін

Е_АВС (t t₀ t₀) = e_АВ (t) + e_ВС (t₀) + e_СА (t₀) = 0. (3.6)

Егер барлық дәнекердің температуралары бірдей болса, онда

Е_АВС (t₀ t₀ t₀) = e_АВ (t₀) + e_ВС (t₀) + e_СА (t₀) = 0.

Сонда

_А (t₀) = e_ВС (t₀) + e_СА (t₀). (3.7)

(3.7)-ні (3.6)-ға қойсақ, мынаны аламыз

Е_АВС (t t₀ t₀) = e_АВ (t) + e_ВС (t₀) = e_АВ(t) - e_АВ(t₀) = Е (t t₀), (3.8)

яғни (3.8) теңдеуі ТЭТ-нің негізгі теңдеуі (3.4)-пен толығымен сәйкес келеді.

3.2 сурет. Өлшеу аспаптарын термоэлектрлі түрлендіргіш тізбегіне қосу схемасы

Аспапты қосудың екі схемасын тізбекке ең болмағанда тағы бір, үшінші С өткізгішін қосу ретінде (сурет 3.2, б) тізбегі үшін мынаны аламыз

Е_АВС (t t₁ t₀) = e_АВ (t) + e_ВС (t₁) + e_СВ (t₁) + e_ВА (t₀).

е_ВС (t₁) = - е_СВ (t₁) мен е_ВА (t₀) = - е_АВ (t₀) ескерсек,

Е_АВС (t t₁ t₀) = e_АВ (t) – e_АВ (t₀) = Е (t t₀), (3.9)

яғни (3.9) теңдеуі тағы да (3.4)-пен сәйкес келеді.

Осыдан, (3.8) бен (3.9) теңдеулері (3.4)-пен сәйкес болғанынан, ТЭТ-нің термоЭҚК-сі оның тізбегіне ұштарындағы температуралары тең болған кезде үшінші өткізгішті енгізгеннен еш өзгермейді. Бұл тұжырымды ТЭТ контурына өткізгіштің ұштарындағы температуралары тең болу шартынды кез-келген санынды өткізгіштерге пайдалануға болады. Көрсетілген тұжырымды сонымен қатар қосылған өлшеу аспабы үшін де жатқызуға болады.

Өлшеу аспабын екі схема бойынша (сурет 3.2, а,б) ТЭТ контурына қосу бірдей мүмкіндігіне ие; онда ТЭТ-те генерацияланатын термоЭҚК бұрмаланады.

Контурдағы 2 мен 3 (сурет 3.2,а) немесе 3 пен 4 (сурет 3.2,б) дәнекер температураларының тепе-теңсіздігінде паразитті термоЭҚК пайда болады.

ТЭТ-пен бірге жұмыс істейтін өлшегіш ретінде магниттіэлектрлі жүйенің милливольтметрлері, потенциометрлер қолданылады.

3.3. Электрлі емес шамаларды өлшеу

Электрлі емес шамалардың датчиктері

Параметрлік түрлендіргіштер. Генераторлы түрлендіргіш-тер. Электрлі емес шамаларды ғылыми зерттеулерде өлшеуге тура келеді. Мысалы, жаңа физикалық құбылыстарды, космосты, мұхиттарды, жер түпкірін, жаңа материалдардың және заттардың қасиеті мен құрамын анықтағанда, технологиялық өндірістік процесстерді басқару мен бақылауда сапалы өнімдерді шығаруда бақылау және т.б. болады.

Электрлі емес шамаларды өлшеуде көбінесе ауыл шаруашылығына, медицинаға, ортаны қорғау қызметіне сүйенеді.

Әр түрлі электрлі өлшеу қондырғылары өндірістерден шығаратын және электрлі емес шамалардың өлшемі тізімде көрсетілген.

Сондықтан мұнда өлшеулердің кейбір шамалары көбінесе жиі кездесетін өндірістер мен ғылыми зерттеулерде қарастырылады.Мысалы, температураны өлшеу қажетті болғанда, газ бен сұйық заттардың концентрациясын анықтауда, ал газ бен сұйықтардың қысымдары химиялық өндірістерде, газ бен мұнай кәсіпорындарда, металлургияда, жылу энергетикасында, тамақ кәсіпорындарында, ауыл шаруашылығында, медицинада және т.б. кездеседі.

Қысымның, өлшемнің орын ауыстыруын өлшеу машина жасау зауыттарында, прибор жасау зауыттарында және көбінесе автоматтандырылған өндірістерде, кәсіпорын жұмыстарында жүзеге асады. Сондықтан, сұйық пен газ тәрізді ортаның температурасын, қысымын, өлшемін, арақашықтығын, концентрациясын өлшеуді қарастырамыз.

Температураны өлшеу

Қазіргі уақытта температураны өлшеу диапазоны өте үлкен. Практикада көбінесе жиі стационарлы немесе жай өзгеру температураларын өлшеу талап етіледі(жылдамдығы 1 минутына мөлшермен 1⁰С). Сонымен бірге температураны өлшеуде қажет-тілікке сай секундына жуздеген градусқа өзгеретіндер кездеседі. Мысалы, газ ауалы авиацианық двигателінің трактіндегі температура.

Шамамен нақты өлшеу температураның эталонымен анықталады.

Бірлік шығарудың аздаған қателігі S -ті өлшеуде температураның –200⁰С-ден +1000⁰С-қа дейінгі диапазонында орташа квадраттық ауытқумен сипатталады. 0,0005⁰С-тан көтерілмейтінін ескерілмеген жүйелік қателігі 0,0002⁰С-тан артпаған. Температураның бірлігі көрсетілген аймақта шегі S=0.02⁰С және b=0.0005 ⁰С мәндерімен белгіленеді.

Температураны өлшеу әдістері әртүрлі. Олар бір-бірінен өлшеу диапазондарымен ерекшелінеді. Соңғы белгілері бойынша температураны өлшеу контактті және контактті емес деп бөлінеді.

Контактті емес өлшемдерге арналған құралдар температура 2500⁰С-тан асқанда өлшеу объектісі бар түрлендіргіш контактісі қиындағанда немесе мүмкін емес болғанда (қозғалатын немесе жойылған объект, агрессивті орта және т.б.) немесе термотүрлендіргіштің орналастыруға байланысты объектінің температуралық өрісін өзгерту мүмкін емес болғанда қолданылады.

Температураны өлшеуде оның мәніне байланысты әртүрлі приборлар дәлдікті және өлшеудің шартын қолдануды қажет етуі мүмкін. 3.1-кестеде жуық мәндерінің температураны өлшеу диапазоны және қол жеткізген өлшеу дәлдігі мен көбінесе температураны өлшеудегі кеңінен таралған приборлар келтірілген.

Температураны өлшеу құралдары	Өлшеу диапазоны	Шыққан қателігі
Контактілі Термометрлер кедергілері Терморезисторлармен: Асыл металдардан Асыл емес металдардан Жартылай өткізгіш материалдардан Термометрлер кедергілері терморезисторлармен Кварцттік термометрлер Термоэлектрлі термометрлер терможұптарымен: Асыл металдардан Асыл емес металдардан Асыл емес қиын балқитын металдардан Контактты емес пирометрлі сәулелену: Радиациялық Оптикалық (жарықтылық) түсті	-260 +1300 -200 +200 -270 +300   -60 +100   -50 [phone]+1300 0-2500   20-4000   700-10000 900-3000	0,002 0,5 1,0   1,0   0,05   0,1 1,0 1,0   1,0   0,5 1,0

Үгілмелі материалдардың және сұйықтардың деңгейін өлшеу шамамен 100 мм-ден 100 м-ге дейінгі үлкен орын ауыстыру түрлендірулері бар түрлендірулерді теңестіретін кәдімгі ұқсас құралдарды шығарады (реостат, сыйымдылық) қателігі % болатын үлкен диапазондағы өлшеу деңгейінің келтірілген өзгерісін сыйымдылық тепе-теңдігі қамтамасыз етеді. Қопарылыс тудыратын сұйықтық жоғары қысымда орналасқан кездегі сұйықтардың деңгейін өлшеу үшін қолданылады. Өте жоғары дәлдік алыс қашықтықта өлшейтін сандық лазерлер кеңінен қолданылады. Қателігі мм болатын сериалы шығаратын лазерді дальномерлер күніне кез-келген уақытта ара-қашықтығы 20-30 км аралықтарды өлшеу үшін қолданылады. Лазерлі дальномерлер тағы да әуе кеңістігін зерттеу үшін қолданылады («Луноход-1» лазерлі дальномерлермен ара-қашықтықы өлшеу қамтамасыз етілді). Жүздеген, мыңдаған ара-қашықтықтарды өлшеуде радиодальномерлер қолданылады. Геометриялық өлшемін және ара-қашықтығын өлшеу өндірістік жұмыстарда жүргізіледі. Бұл функциялар жұмыста (реостатты, индуктивті) ауыстыру кәдімгі ұқсас түрлендірулермен орындалады, сол сияқты сандық функциялар да орындалады. Қозғалыстағы элементтердің ара-қашықтығын өлшеу жұмысында, алыстан (10 мм-ге дейін), жақыннан (10 м-ге дейін) және өте жақын (мм шамасымен) талап еткен араластыру және қызмет ету зонасында жұмысты автоматты түрде қолданылады.

Сызықтық өлшемдер мен ара-қашықтықты өлшеу құралдары	Өлшенетін өлшемдер мен ара-қашықтықтар, мм	Қателігі, %
Аналогты Реостатты Сыйымдылықты Индуктивті Сандық Лазерлі санауыш	10^-1– 10^2 10^-3—10^3 10^-4 – 10 10^-4– 10^2 10—10^7 10^-2-10^3	0,5 0,5 0,0025 0,005 0,005

Қоспалардың концентрациясын өлшеу

Практикада көбінесе сұйық қоспалардың концентрация-ларын өлшеуді талап етеді. Сұйық қоспалардың компоненттерінде органикалық емес (металдар, тұздар, қышқылдар, негіздер т.б.) және органикалық (мұнай өнімдері, микроорганизмдер т.б.) болады.

Мұндай компоненттердің концентрациясын өлшеу диапазоны әртүрлі., мысалы, табиғи суда тұздың концентрациясы 0,01-ден 100мг/л-ге дейін өзгереді, ал мұнай өнімдерінде концнтрация 5-10 мг/л-ден аспауы керек, сонымен қатар сутегіні иондармен қышқыл немесе негіз түзетін сұйық қоспаларының қоспасы 10 -ден 1г-ион/л-ге дейін өзгереді т.б.

Мысалы мұндай компоненттердің концентрациясын өлшеу диапазоны әртүрлі., табиғи суда тұздың концентрациясы 0,01-ден 100мг/л-ге дейін Қоапалардың концентрациясын өлшеу кезінде, аспаптардың келтірілген өлшеу қателігі -ті құрайды.

Жылу энергетикасында, тамақ өнеркәсібінде судың тығыздығын және оның құрамындағы тұздың, Ca,Na және Mg-дің концентрациясын өлшеу міндетті түрде бақылауға алынады. Қателігі болатын электрлі түрлендіретін кондуктометры (солемерлер) судағы тұздың концентрациясын анықтау үшін қол-данылады. Сонымен қатар кондуктометрлер судың қышқылдығы-ның концентрациясын өлшеуге қолданылады. Қателігі болатын ГСП электрлі сигналға негізделген автоматты кондуктометрлер сұйық орталардың концентрациясын автоматты түрде өлшейді.

Қазіргі заманда ғылым мен техника аймағында магнит өрісінің параметрлерін өлшеу міндетті.Мысалы, жердің және планеталар мен космос кеңістігінің магнит өрісін анықтағанда, геологиялық барлаудағы табиғи байлықты, криогенді элетроэнергетикада, медицинадағы биологиялық объектілердің магнит өрісін анықтауда, үзілмелі тізбектегі жоғары токтарды өлшеуде, аспап құру, машина құру электрондық және радиотехникалық өнеркәсіптерде т.б қолданылады. Өлшеу шарттарында әрбір осы аймағынан өздерінің белгілі бір диапазонында дәл өлшеу және жиілік диапазонын өлшеуді талап етеді. Мысалы, магнит индукциясын 10 тен 10 Тл диапазонында өлшеу керек, ал жиілік диапзонындағы тербеліс 0-ден ондаған мегагерц негізінде болуы керек. Өлшеу кезіндегі қателік шегі 0,001% құрауы керек.

3.3-кестеде қазіргі теслометрлердің жиілікті өлшеу диапазондарының шегі келтірілген. 3.4-кестеде магнитті өлшеу аспаптары мен өндірістің сериялы шығарылуы келтірілген.

Тесламетр	Өлшеу диапазоны	Жиілік диапзоны, Гц
Индукциялы Магниттімеханикалы Гальвономагнитті Ферромодуляциялы Квантті Жоғары өткізгішті	10^-^11–10^-4 10^-5 – 10^2 10^-10 – 10^-4 10^-12– 10^-6 10^-14– 10^-4	1-30-10^6; 0-10; 0-10^5; 0-10^3; 0 — 2 -10^3-10^3

Магнитті өлшеу аспабы	Жоғары шекті диапазондар	Негізгі келтірілген қателіктер, %
Магнитті электрлі веберметр Фотогальвонометрлі веберметр Электронды веберметр Сандық веберметр Холл түрлендіруші тесламетр Ферромодуляциялы тесламетр Ядерлі-резонансты тесламетр	500—10^11 мкВб 2—500 мкВб 25—25-10^2 мкВб 10^-2— 10 мкВб 10^-3 —2 Тл 5-10^-7 — 5-10^-3 Тл 2,5-10^-^2-2,5 Тл	1,5; 2,5; 4 1,5; 2,5; 4 1; 2,5 0,5 1,5; 2,5 1,0; 1,5; 2,5; 5 0,01; 0,03

Индукциондық инпульс әдісі тұрақты магнит өрісіндегі параметрлерді өлшеу үшін кеңінен қолданылады. Бұл тәсілмен өлшеу жүйесі 3.3-суретінде келтірілген, мұндағы U_К -өлшеу катушкасы; БГ- баллистикалық гальвонометрлер; М-үлгілі катушканың қатысты индуктивтілігі.

3.3 сурет. Тәсілмен өлшеу жүйесі

Электрлі емес шамалардың датчиктері

Электрлі өлшеуде электрлі емес шамаларды өлшеу үшін арнайы датчиктер қолданылады. Олардың жасау принциптері түрлі физикалық құбылыстарға негізделген. Негізгі квалификациялы сипаттамасы болып негізделген физикалық принцип датчиктерді өлшеу және құру болып табылады.

Резисторлы датчиктер – омдық кедергілердің өлшенетін шамаларын өрнектейді. Мұндай датчиктер көбінесе ығысуларды өлшеу мен сұйықтардың деңгейін өлшеуде қолданылады. Бірінші этабында өлшенген шамалардың ауыспалы резистор движогының ығысуына айналады. Резисторлы датчиктің жалпылама түрі 3.4-суретте көрсетілген.

Бұдан . Егер x-ті бұрыштық немесе сызықтық ығысуын білдірсе, онда ол болады.

Резисторлы түрлендіргіштер негізінен мына жүйелерде қолданылады, яғни күші . Ығысу шамасы. Қоректің жиілігі 5Гц. Датчик өлшемдері: биіктігі<5 мм, ауданы 10см² дейін.

Магнитті серпімді датчиктер (3.5-сурет) - үлкен күштерді(F=10⁵…10⁶ H) өлшеу үшін қолданылады. Датчик келесі ретпен құрастырылған: беріктілігі зор диэлектрик материалға бір-біріне параллель екі катушка орнатылған. Егер бірінші катушкаға айналмалы кернеу жіберсе, онда екінші катушкада нөлге тең ЭҚК индуктеледі. Датчикке күш әсер еткен жағдайда материал деформацияланып, соның нәтижесінде катушкалардың кеңістікте орналасуы өзгереді де, екінші катушкада нөлден өзгеше ЭҚК пайда болады. Датчик құрылысы суретте көрсетілген.

Бұл датчиктердің жұмыс істеу принципі магнит ағындарының өзара әсерлесуіне негізделген. Орын ауыстырудың мөлшері мен деформация жайлы индуктор катушкасындағы токтың өзгеруінен пайымдауға болады.

3.4. сурет. Орын ауыстыру және деформацияның электромагниттік датчиктер

Электромагнитті датчиктердің түрлі схемалары 3.5-суретте көрсетілген.

Дата добавления: 2015-04-30