Haroratni oʻlchash imkonini beruvchi juda koʻp turli xil qurilmalar va mexanizmlar mavjud. Ulardan ba'zilari kundalik hayotda, ba'zilari - turli jismoniy tadqiqotlar uchun, ishlab chiqarish jarayonlarida va boshqa sohalarda qo'llaniladi.
Bunday qurilmalardan biri termojuftdir. Ushbu qurilmaning ishlash printsipi va sxemasini keyingi bo'limlarda ko'rib chiqamiz.
Termojuft ishlashining fizik asoslari
Termojuftning ishlash printsipi oddiy fizik jarayonlarga asoslanadi. Birinchi marta ushbu qurilmaning ta'sirini nemis olimi Tomas Seebek o'rgangan.
Termojuftning ishlash prinsipi tayanadigan hodisaning mohiyati quyidagicha. Har xil turdagi ikkita o'tkazgichdan tashkil topgan yopiq elektr zanjirida ma'lum bir muhit harorati ta'sirida elektr toki paydo bo'ladi.
Olingan elektr oqimi va o'tkazgichlarga ta'sir qiluvchi atrof-muhit harorati chiziqli bog'liqlikda. Ya'ni, harorat qanchalik yuqori bo'lsa, termojuft tomonidan ishlab chiqarilgan elektr toki shunchalik ko'p bo'ladi. Ustidabu termojuft va qarshilik termometrining ishlash printsipi.
Bunda bitta termojuft kontakti haroratni oʻlchash zarur boʻlgan nuqtada joylashgan boʻlib, u “issiq” deb ataladi. Ikkinchi kontakt, boshqacha qilib aytganda - "sovuq", - teskari yo'nalishda. O'lchov uchun termojuftlardan foydalanishga faqat xonadagi havo harorati o'lchov joyidan pastroq bo'lganda ruxsat etiladi.
Bu termojuftning ishlashining qisqacha diagrammasi, ishlash printsipi. Termojuftlarning turlari keyingi bo'limda muhokama qilinadi.
Termojuftlar turlari
Haroratni o'lchash zarur bo'lgan har bir sanoatda termojuft asosiy dastur hisoblanadi. Ushbu qurilmaning har xil turdagi qurilmasi va ishlash printsipi quyida keltirilgan.
Chromel-alyuminiy termojuftlar
Bu termojuft sxemalari koʻp hollarda sanoat ishlab chiqarishida haroratni nazorat qilish imkonini beruvchi turli datchiklar va zondlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Ularning ajralib turadigan xususiyatlariga ancha past narx va oʻlchangan haroratlarning katta diapazoni kiradi. Ular haroratni Selsiy bo'yicha -200 dan +13000 darajagacha o'rnatishga imkon beradi.
Havoda oltingugurt miqdori yuqori boʻlgan doʻkon va obʼyektlarda oʻxshash qotishmalari boʻlgan termojuftlardan foydalanish tavsiya etilmaydi, chunki bu kimyoviy element ham xrom, ham alyuminiyga salbiy taʼsir koʻrsatib, qurilmada nosozliklar keltirib chiqaradi.
Chromel-Kopel termojuftlari
Aloqa guruhi shu qotishmalardan tashkil topgan termojuftning ishlash prinsipi bir xil. Ammo bu qurilmalar asosan neytral, tajovuzkor bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'lgan suyuq yoki gazsimon muhitda ishlaydi. Yuqori harorat ko'rsatkichi Selsiy bo'yicha +8000 darajadan oshmaydi.
Shunga o'xshash termojuft qo'llaniladi, uning printsipi uni har qanday sirtlarning qizib ketish darajasini aniqlash uchun, masalan, o'choq pechlari yoki boshqa shunga o'xshash tuzilmalar haroratini aniqlash uchun foydalanish imkonini beradi.
Temir-konstantan termojuftlari
Termojuftdagi kontaktlarning bu birikmasi birinchi ko'rib chiqilayotgan navlar kabi keng tarqalgan emas. Termojuftning ishlash printsipi bir xil, ammo bu kombinatsiya noyob atmosferada o'zini yaxshi ko'rsatdi. O'lchangan haroratning maksimal darajasi Selsiy bo'yicha +12500 darajadan oshmasligi kerak.
Ammo, agar harorat +7000 darajadan yuqori ko'tarila boshlasa, temirning fizik-kimyoviy xossalari o'zgarishi sababli o'lchov aniqligi buzilishi xavfi mavjud. Atmosfera havosida suv bug'lari borligida termojuftning temir kontaktining korroziyasi ham mavjud.
Platinorodiy-platina termojuftlari
Ishlab chiqarish uchun eng qimmat termojuft. Amaliyot printsipi bir xil, ammo u juda barqaror va ishonchli harorat ko'rsatkichlarida hamkasblaridan farq qiladi. Sezuvchanligi pasaygan.
Ushbu qurilmalarning asosiy qoʻllanilishi yuqori haroratni oʻlchashdir.
Volfram-renium termojuftlari
Oʻta yuqori haroratlarni oʻlchash uchun ham ishlatiladi. Ushbu sxema yordamida o'rnatilishi mumkin bo'lgan maksimal chegara Selsiy bo'yicha 25 ming darajaga etadi.
Ularning qoʻllanilishi muayyan shartlarga rioya qilishni talab qiladi. Shunday qilib, haroratni o'lchash jarayonida oksidlanish jarayoni natijasida kontaktlarga salbiy ta'sir ko'rsatadigan atrofdagi atmosferani butunlay yo'q qilish kerak.
Buning uchun volfram-renium termojuftlari odatda elementlarini himoya qilish uchun inert gaz bilan to'ldirilgan himoya korpuslariga joylashtiriladi.
Yuqorida har bir mavjud termojuft, qurilma, ishlatiladigan qotishmalarga qarab uning ishlash printsipi ko'rib chiqildi. Endi ba'zi dizayn xususiyatlarini ko'rib chiqing.
Termojuft dizaynlari
Termojuft dizaynlarining ikkita asosiy turi mavjud.
- Izolyatsiya qiluvchi qatlam bilan. Termojuftning ushbu dizayni qurilmaning ishchi qatlamini elektr tokidan izolyatsiya qilishni ta'minlaydi. Ushbu tartibga solish termojuftdan kirishni erdan ajratmasdan jarayonda foydalanish imkonini beradi.
- Izolyatsion qatlamdan foydalanmasdan. Bunday termojuftlar faqat kirishlari er bilan aloqa qilmaydigan o'lchash davrlariga ulanishi mumkin. Agar bu shart bajarilmasa, qurilma ikkita mustaqil yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladi, natijada termojuft ko‘rsatkichlari noto‘g‘ri bo‘ladi.
Sayohat termojufti va uning qoʻllanilishi
Alohida bor"ishlaydigan" deb nomlangan ushbu qurilmaning bir turi. Endi biz ishlaydigan termojuftning ishlash printsipini batafsil ko'rib chiqamiz.
Ushbu dizayn asosan torna, frezalash va boshqa shunga oʻxshash dastgohlarda ishlov berish jarayonida poʻlat quyma haroratini aniqlash uchun ishlatiladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, bu holda an'anaviy termojuftdan ham foydalanish mumkin, ammo ishlab chiqarish jarayoni yuqori harorat aniqligini talab qilsa, ishlaydigan termojuftni ortiqcha baholash qiyin.
Ushbu usulni qo'llashda uning aloqa elementlari ish qismiga oldindan lehimlanadi. Keyin, blankani qayta ishlash jarayonida bu kontaktlar doimiy ravishda to'sar yoki mashinaning boshqa ishchi asbobining ta'siriga duchor bo'ladi, buning natijasida birlashma (harorat ko'rsatkichlarini o'lchashda asosiy element) "ishlayotgandek" ko'rinadi.” kontaktlar bo‘ylab.
Bu effekt metallga ishlov berish sanoatida keng qoʻllaniladi.
Termojuft dizaynlarining texnologik xususiyatlari
Ishlaydigan termojuft sxemasini ishlab chiqarishda siz bilganingizdek, turli xil materiallardan tayyorlangan ikkita metall kontakt lehimlanadi. Birlashma birlashma deb ataladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, bu ulanishni lehim yordamida amalga oshirish shart emas. Shunchaki ikkita kontaktni bir-biriga burang. Ammo bunday ishlab chiqarish usuli etarli darajada ishonchlilikka ega bo'lmaydi va harorat ko'rsatkichlarini o'tkazishda xatolarga olib kelishi mumkin.
Yuqori oʻlchash kerak boʻlsaharoratlarda, metallarning lehimlanishi ularni payvandlash bilan almashtiriladi. Buning sababi, ko'p hollarda ulanishda ishlatiladigan lehim past erish nuqtasiga ega va u oshib ketganda buziladi.
Payvandlangan sxemalar kengroq harorat diapazoniga bardosh bera oladi. Ammo bu ulanish usuli ham o'zining kamchiliklariga ega. Payvandlash jarayonida yuqori harorat ta'sirida metallning ichki tuzilishi o'zgarishi mumkin, bu olingan ma'lumotlarning sifatiga ta'sir qiladi.
Bundan tashqari, uning ishlashi vaqtida termojuft kontaktlarining holatini kuzatish kerak. Shunday qilib, tajovuzkor muhit ta'sirida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan metallarning xususiyatlarini o'zgartirish mumkin. Materiallarning oksidlanishi yoki interdiffuziyasi sodir bo'lishi mumkin. Bunday holatda termojuftning ish sxemasini almashtirish kerak.
Termojuft birikmalarining turlari
Zamonaviy sanoat termojuftlar ishlab chiqarishda qoʻllaniladigan bir nechta dizaynlarni ishlab chiqaradi:
- ochiq tutashuv;
- izolyatsiyalangan tutashuv bilan;
- tuproqli tutashuv bilan.
Ochiq tutashuvli termojuftlarning oʻziga xos xususiyati tashqi taʼsirlarga nisbatan zaif qarshilikdir.
Kontakt juftligiga halokatli ta'sir ko'rsatadigan agressiv muhitda haroratni o'lchashda quyidagi ikki turdagi dizayndan foydalanish mumkin.
Bundan tashqari, hozirda sanoat yarimoʻtkazgichli texnologiyalar yordamida termojuftlar ishlab chiqarish sxemalarini oʻzlashtirmoqda.
Oʻlchov xatosi
Termojuft yordamida olingan harorat ko'rsatkichlarining to'g'riligi kontakt guruhining materialiga, shuningdek tashqi omillarga bog'liq. Ikkinchisi bosim, radiatsiya foni yoki kontaktlar qilingan metallarning fizik-kimyoviy parametrlariga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan boshqa sabablarni o'z ichiga oladi.
Oʻlchov xatosi quyidagi komponentlardan iborat:
- termojuftni ishlab chiqarish jarayonida yuzaga kelgan tasodifiy xato;
- "sovuq" kontaktning harorat rejimini buzish natijasida yuzaga kelgan xato;
- tashqi aralashuv tufayli yuzaga kelgan xato;
- nazorat uskunasidagi xato.
Termojuftlardan foydalanishning afzalliklari
Ushbu haroratni nazorat qilish moslamalaridan foydalanishning afzalliklari quyidagilardan iborat:
- termojuft yordamida yozib olinadigan koʻrsatkichlarning katta diapazoni;
- Ko'rsatkichlarni olishda bevosita ishtirok etuvchi termojuftning birlashmasi o'lchov nuqtasi bilan bevosita aloqada bo'lishi mumkin;
- Termojuftlar ishlab chiqarish oson, bardoshli va uzoq xizmat qiladi.
Termojuft yordamida haroratni oʻlchashning kamchiliklari
Termojuftdan foydalanishning kamchiliklari quyidagilardan iborat:
- Termojuftning "sovuq" kontaktining haroratini doimiy ravishda kuzatib borish zarurati. Bu o'ziga xos xususiyatdirtermojuftga asoslangan o'lchash asboblarining dizayn xususiyati. Ushbu sxemaning ishlash printsipi uni qo'llash doirasini toraytiradi. Ulardan faqat atrof-muhit harorati o'lchash nuqtasidagi haroratdan past bo'lsa foydalanish mumkin.
- Termojuftlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan metallarning ichki tuzilishini buzish. Haqiqat shundaki, tashqi muhit ta'siri natijasida kontaktlar bir xilligini yo'qotadi, bu esa olingan harorat ko'rsatkichlarida xatolarga olib keladi.
- O'lchov jarayonida termojuft kontakt guruhi odatda atrof-muhitning salbiy ta'siriga duchor bo'ladi, bu jarayonda buzilishlarni keltirib chiqaradi. Bu yana kontaktlarni muhrlashni talab qiladi, bu esa bunday sensorlar uchun qo'shimcha texnik xarajatlarga olib keladi.
- Termojuftda elektromagnit toʻlqinlar taʼsir qilish xavfi mavjud boʻlib, uning dizayni uzoq kontakt guruhini nazarda tutadi. Bu oʻlchov natijalariga ham taʼsir qilishi mumkin.
- Ba'zi hollarda termojuftda paydo bo'ladigan elektr toki bilan o'lchash joyidagi harorat o'rtasidagi chiziqli munosabatlarning buzilishi mavjud. Bu holat boshqaruv uskunasini kalibrlashni talab qiladi.
Xulosa
Kamchiliklariga qaramay, birinchi marta 19-asrda ixtiro qilingan va sinovdan oʻtkazilgan termojuftlar yordamida haroratni oʻlchash usuli zamonaviy sanoatning barcha tarmoqlarida oʻzining keng qoʻllanilishini topdi.
Bundan tashqari, termojuftlardan foydalaniladigan ilovalar mavjudharorat ma'lumotlarini olishning yagona yo'li. Ushbu materialni o'qib chiqqaningizdan so'ng siz ularning ishining asosiy tamoyillarini to'liq tushundingiz.
