Метрология негіздері, ақпараттың жүйелер АСУ ТП сияқты жылу физикалық өлшеулер

 

Санометрлік термометрдің принципі жабық көлемдегі зат

қысымының температураға тәуелділігіне негізделген

Манометрлік термометрлермен -15ֹС –ден 600ֹС-ге дейінгі температураны  өлшеуге болады. өлшеу диапазоны  терможүйенің анықталады. Арнайы толықтырмалы термометрмен (барқытылған металл) 100-ден 1000ֹС-ге дейінгі температураны өлшеу

Газдық манометрлік  термометрлер. Олар -150-ден +60ֹС –қа  дейінгі температураны өлшеуге  арналған. Термометрлік зат негізін  гелий немесе азот құрайды. Бұл термометрлердің  жұмыс істеу принципі Гей –  люссан заңына негізделген 

Сұйықтық манометрлік термометрлер. Термометрлік зат негізінде бөлме температусында 10-15 мПа қысымдағы толуол, ке»лол, пропилдік спирт және т.б қоданылады

Қорғасын қоданылғанда өлшеу диапазоны 300-600ֹС, ал органикалық сұйықтықтарда 250-300ֹС

Температураны термометрлік кедергі арқылы өлшеу

Температураны термоөзгерткіштер  кедергісі арқылы өлшеу металл мен  жартылай өткізгкштің температура  өзгеруіне байланысты электрлік  кедергісінің өзгеру қасиетіне негізделген

Температураны термоөзгерткіштер  арқылы өлшеу тәжірибесінде мосттар , логометрлер және нормалайшы түрлендіргіштер кең қолданыс тапқан.

Теңестірілген мосттар автоматты  емес және автоматты болып бөлінеді, онда өлшеудің нөлдік әдісі қоданылады

Теңестірілмеген мосттар токтың теңестірілуін қажет етпейді. Бұл мосттар температура өлшеуде сирек қоданылады. Олар әртұрлі газ анализінде кең қоданыс тапқан

3.3. Температураны термоэлектрлік  өлшеу әдісі. Идеалды термоэлектрлік  тізбектің негізгі қасиеттері. Термо  – ЭДС-ті өлшеудің тіке және  компесвциялы әдісі. Температураны  термометр кедергісі көмегімен өлшеу.

Температураны термоэлектрлік термометр-термоэлектрлік түрлендіргіштер мен өлшеу 1821 жылы Зеебек ашқан термоэлектрлік эффектке негізделген

Термоэлектрлік түрлендіргіш құрамы екі және бірнеше әртекті өткізгкштердің қосылысынан тұрады.

Екі өткізгіштен А және В тұратын  термоэлектрлік тізбекті қарастырайық. Термолектродтардың 1 және 2 қосылан  жерін спал деп атайды. Зеебек анықтағандай, егер спал температуралары  t және t₀ бір-біріне тең болмағанда, онда тұйық тізбектен электр тогы ағады. Термоток бығыты спал температураны тәуелдік егер t < t₀ болса, онда ток бір  бағытта, t < t₀ болған жағдайда, басқа бағытта.

Бірқатар шарттарды қабылдау керек. Мысалы, егер t₀< t, онда тек

А термоэлектродынан

В термоэлекродына бағытталған

А- термоположительный, В – термоотрицательный. А және В термоэлектродтарының аралығындағы термоЭҚК еАВ (t ) Егер А термоэлектроды оң мәнді болса және ол жазулуы бойынша бірінші жазылса, онда еАВ (t ) оң мәнді болады. Вольт заңыа сәйкес, спал температураға тең болғанда тұйық тізбектегі екі әртекті өткізгіштей термоток нөлге тең

Бұдан шығатын қорытынды, егер 1 жцне 2 спал бір температурада болса, онда спая арасындағы термоЭҚК-і ЕАВ (t₀ t₀) нөлге тең болады

 

 ,

немесе                                 

,

  (3,1)

Формулаға қарап келесі қорытындығы Келесіз: контурдың  нәтижелік  термоЭҚК-і. Контесктілік термоЭҚК-нің арыифметикалық қосындысына  тең

Тұйықталған тізбек үшін нәтижелік термоЭҚК-і

 

,

Немесе                 

Теңдеуді ТЭП-тің негізгі  теңдеуі деп атайды. Контурда туатын термоЭҚК-і температуралар t және t₀ айырмашылығына тәуелді. Егер t₀ = const болса, онда еАВ (t ) = С = const және

Өлшеу объектісіне батырылатын спайды жұмысшы спай деп, ал объектінің сыртында спайды тәуелсіз спай деп атайды.

Айта кететін бір  жай (3.3) тәуелділік нағыз уақытша  қоданып жүрген термоэлектродты  материалдарда аналитикалық дәлдікті қамтамасыз ете алмайды.

ТермоЭҚК-ін өлшеу үшін тізбекке өлшеу  құрылғысын қосады. Құрылғыны қосқанда тізбекке тағы бір үшінші С өткізгіш қосылған деп қарастыруға болады. Өлшеу құрылғысын спаяның бос  ұшына қосқанда бір жұмысшы спай 1 және екі бос спай 2 және 3 пайда  болады.

Сурет 3,1 б схемасы бойынша қосылғанда ТЭП-те төрт спая болады: жұмысшы 1, бос 2 және тұрақты t₁ температураны нейтралды 3 және 4

Сурет 3.1.б тізбегі  үшін

Е_АВС(tt₁t_o) = e_AB(t) + e_BC(t₁) + e_CB(t₁) + e_BA(t₀)   

 

Өлшеу құрылғысының термоэлектрлік түрлендіргішке қосылу схемасы

 және  ,

Екенін ескере отырып, келесі теңдеуді жазамыз

         _(3,4)

_{(3,4) теңдеу (3,2) теңдеу  сәйкес келеді. Сол  теңдеулер сәйкестігіне  байланысты ТЭТ-ке  температуралар теңдестігін  оған үшінші өткізгіш  қосқанмен, термоЭҚК-і  өзгермейді}

_{Егер 2 және 3 спалдағы температура  тең болмаса (3,1.б) , онда контурда паразитті  термоЭҚК-і пайда  болады.}

_{Термоэлектрлі түрлендіргіштің  тәуелсіз ұшындаы  температураға түзету}

_Егер  t₀   температурасы нөлге тең болмаса, жұмысшы ұштардың t температурасындағы өлшеу құрылысынының көрсетуі термоЭҚК-не сәйкес келеді

 

           _(3,5)

_{Градуирлік  таблица немесе термоЭҚК-нің  температураға тәуелділік графигі тәуелсіз ұштарындағы t0 температурасының нөлге тең болу шартына байланысты.}

 

Термоэлектрлік түрлендіргіштің бос ұштарындағы температураға графикалық түзетулер енгізу.

Егер бұл шарт процесті өлшеуге сақтаса, онда

.

(3,5) шыатын қорытынды

,

немесе

  

 _{бос ұштарындағы  температурадағы  түзеті болып табылады. Алынған нәтижеге  байланысты градуирлік  таблицадан искомую температураны табады.}

_{№4 Тақырып: Сұйықтың , газдық және будың  саныы мен шығынын  өлшеу}

_{Ақиқаттық немесе мезеттік шығын  деп санның (көлем V немесе масса  m)}

_{Уақыт бойынша  туындысы, көлемдік ақиқаттық шығынды  төмендегі өрнектен көреміз:}

                      (4,1)

Шығынды өлшейтін құралын  шығыш өлшегіші деп атаймыз. Шығын  өлшегіші сигналын уақыт бойынша  итегралдасақ, ол арқылы уақыт интевалында өткен заттың санын анықтауға болады.

 немесе             

_{Шығын өлшегішімен бірге  жұмыс жасайтын және оның сигналын интегралдау  операциясын жүргізетін приборды шығын өлшегіші интеграторы деп  атайды. Техникада  нормалды шарттар  деп келесілер  қабылданған: Температура} t_н = 20⁰С, қысым Р_н=101325Па (760 мм. рт. ст.) және қтысты ылғалдылық .

            Шығын өлшегішінің сырғану

Сырғанау шығын өлшегіші шығын  өлшегіштерінің үлкен тобына жатады және тұрақты қысым өзгерісінің  шығын өлшегіші деп аталады. Бұл шығын өлшегіштерінде сырғанаушы дене сыртынан келетін ағынның күшін өзіне қабылдайды, шығын сіміне байланысты үлкейеді және сырғанаушы денені жылжытады, нәтижеде жылжу күші кішірейеді және қарама-қарсы әсер етуші күшпен теңестіріледі.

Айнымалы қысым өзгеруінің шығын өлшегіші

Сұйықтықтағы газдағы  және будағы шығын өлшегішінің кең  тараған түрі айнымалы қысым өзгерісінің  құрылғысындағы қысым өзгерісін  өлшеу болып табылады. Бұл принциптің кең қоданылуы ондағы артықшылықтарына байланысты. Артықшылықтары: қарапайымдылыы және сенімділігі қозғалмалы бөлшектерінің жоқтығы  кез келген қысым мен температураға оңай дайындалуы, арзандылыы кез келген шыынды өлшеуге мүмкінділігі, ең бастысы градуирленген сипатаманы есептеу жолымен алуға мүмкінділігі

№5 Тақырып: Жылдамдықты өлшеу

Аэродинамикалық экспериментке кіріспе

Термодинамикалық параметрлер  бір-бірімен қалын-күй теңдеуі  арқылы байланысқан 1000 атмосфера қысымнан төмен газдар Кланейрон теңдеуіне  бағынады. (R _(возд)= 287 м²/с²*К ):

                              Р = RТ

Егер T_0, Р_0, ρ₀, болса, онда Р₀= ρ₀RT₀     R=

                             ρ= =                                                   (5.2)

Егер Р>1000атм жоғары болса, онда Ван-дер-Ваальс теңдеуін қоданамыз:

                              (P= ) (V-b)= RT                                          (5.3)

( ) – қысымға түзету; b – газдың молекулаларының алатын көлеміне түзету, U – ішкі энергия , I – энтальпия немесе жылу жинақтаушы

_{Ішкі  энергия мен газ  температурасын байланыстыратын  теңдеуді калориялық теңдеу деп атайды:}

                                    U=                                                    (5.4)

                                      i=                                                    (5.5)

(5,2) теңдеуге бағынатын  газдар үшін Cp және Cv  ішкі жылу  сыйымдылық Майер теңдеуіне байланысты:

                                    C_P-C_V= R                                               (5.6)

Ауа үшін Т ~2000К, C_V~ 713 Дж/кг*К, C_p~ 1000 Дж/кг*К

(5,4) және (5,5) формулаға және Клапейрон  теңдеуін қоданып U және і үшін  келесі теңдеулерді аламыз.

 

= æ                  =1/(æ-1)                                           (5.7)

 

i= C_PT= æ/(æ-1)                                                 (5.8)

 

Адиабата көрсеткіші æ екі атом үшін 1,4-ке тең.

Қысымдылық

Газдың қысымдылығы  деп сұйықтың немесе газдың өзінің көлемін өзгерте алуы. Көлемнің өзгеруі  қысым және температураның өзгеруіне  байланысты

Егер ішкі  жылу көзі болмаса  және сәулелік энергия мен химиялық рефкцияның жылу бөліну болмаса, онда температура мен қысым өзгеруіне газдың қозғалысы себепкер болуы мүмкін және оны Бернулли интегралын пайдаланып табуға болады.

 

         P₀- P= , мұнда P₀- толық қысым

             +1/(æ-1) = const                                                 (5.9)

Бернулли интегралы  арқылы дыбыс жылдамдығының формуласын аламыз:

            æ= æ                         (5.10)

  Аэродинамикада Махтың келтірімен  жылдамдық және сан формуласы  қоданылады:

         Ũ= ;                  æ/æ+1                                               (5.11)

          æ/æ+1                                                          (5.11^*) 

             М=                                                                               (5.12)

Төменгі жылдамдықтарды өлшеу. Анемометрлік және пневмометрлік жылдамдық өлшегіштері

Жылдамдықты өлшеудің көптеген тәсілдері  бар. Анемометрлік және пневмлметрлік  өлшеу тәсілдері көп қолданылады. Анемометрлік тәсілде ағынның анимометрге  әсері қолданылады, ал пневмометрлік тәсілде қысым және оның мөлшері арқылы жылдамдық анықталады.

5.1 Сурет -   Пито-Прандтл трубкасы

Газдың қысымын, мөлшерін және ағынның жылдамдық бағытын  пневмометрлік қабылдағыштар арқылы екі тәсілмен өлшеуге болады

1)Қатыссыз (толық қысымды  және ағынның бағытын анықтауға болады)

2)Алдын-ала градуирлік  әдіс арқылы мұнда ағынның  жылдамдығы Мах саны және келтірімен  жылдамдық градуирлік график  арқылы ғана анықталады.

                 

Тіркелу

Қысым қабылдағыштарында  бөгеттік ойықтар саны 4-тен 8-ге дейін болады, бірақ олардың мөлшері:

Мұндай өлшегіштердің  артықшылықтары: ағын бағытына аз тәуелділігі.

Дыбыстан жылдам ағынның  статикалық қысымын өлшеу үшін щеңберлі немесе айнамалы ұштар, сол сияқты жартылай қадама тәріздес ұштар қолданылады

       

 

                   

         

   

Негізгі әдебиеттер:[1-3,5,6] (497-527 б)

Қосымша әдебиеттер:[14-16,18] (30-55 б)

 

№6 Тақырып. Ақпарат  тасушы жүйелерді өлшеу: Электрлі , пневматикалы

 

Ақпарат тасушы жүйе бақылаушыға жасырып тұрған объектілер жайлы ақпарат жинауға арналған. Жылу механикасында бұндай өлшегіш жүйелі телеөлшегіштер деп атайды (грек тілінен tele-алыс)

Жақын аралықта әрекет ететін телеөлшегіштер технологиялық процесстерді бақылау және басқаруда кеңінен  қолданылады. Оны дистанциялық таратқыштар жүйесі деп атаймыз. Осы жүйелердің көмегімен өлшенетін ақпаратты ондаған метрден 10 – 20 км-ге дейінгі арақашықтаққа таратуға болады