Temperaturu ölçməyə imkan verən çoxlu müxtəlif cihaz və mexanizmlər var. Onların bəziləri gündəlik həyatda, bəziləri isə müxtəlif fiziki tədqiqatlar üçün, istehsal proseslərində və digər sənaye sahələrində istifadə olunur.
Belə cihazlardan biri termocütdür. Bu cihazın iş prinsipini və sxemini növbəti bölmələrdə nəzərdən keçirəcəyik.
Termocüt əməliyyatının fiziki əsasları
Termocütün iş prinsipi adi fiziki proseslərə əsaslanır. İlk dəfə olaraq, bu cihazın işləmə təsiri alman alimi Tomas Seebeck tərəfindən öyrənilib.
Termocütün işləmə prinsipinin əsaslandığı hadisənin mahiyyəti aşağıdakı kimidir. Müxtəlif tipli iki keçiricidən ibarət qapalı elektrik dövrəsində müəyyən ətraf mühit temperaturuna məruz qaldıqda elektrik cərəyanı yaranır.
Nəticədə yaranan elektrik axını və keçiricilərə təsir edən ətraf mühitin temperaturu xətti əlaqədədir. Yəni, temperatur nə qədər yüksək olarsa, termocüt tərəfindən istehsal olunan elektrik cərəyanı bir o qədər çox olur. Üstündəbu termocütün və müqavimət termometrinin işləmə prinsipidir.
Bu zaman bir termocüt kontaktı temperaturun ölçülməsi lazım olan yerdə yerləşir, ona "isti" deyilir. İkinci əlaqə, başqa sözlə - "soyuq", - əks istiqamətdə. Ölçmə üçün termocütlərin istifadəsinə yalnız otaqda havanın temperaturu ölçmə yerindən aşağı olduqda icazə verilir.
Bu, termocütün işinin qısa diaqramıdır, iş prinsipidir. Termocütlərin növləri növbəti bölmədə müzakirə olunacaq.
Termocütlərin növləri
Temperaturun ölçülməsinə ehtiyac duyulan hər bir sənayedə termocüt əsas tətbiqdir. Bu qurğunun müxtəlif növlərinin cihazı və iş prinsipi aşağıda verilmişdir.
Xromel-alüminium termocütlər
Bu termocüt sxemləri əksər hallarda sənaye istehsalında temperaturu idarə etməyə imkan verən müxtəlif sensorlar və zondların istehsalı üçün istifadə olunur.
Onların fərqləndirici xüsusiyyətlərinə kifayət qədər aşağı qiymət və ölçülmüş temperaturların böyük diapazonu daxildir. Onlar sizə temperaturu -200 ilə +13000 dərəcə Selsi arasında düzəltməyə imkan verir.
Oxşar ərintiləri olan termocütlərdən havada yüksək kükürd olan mağaza və obyektlərdə istifadə etmək məqsədəuyğun deyil, çünki bu kimyəvi element həm xroma, həm də alüminiuma mənfi təsir edərək cihazda nasazlıqlara səbəb olur.
Chromel-Kopel termocütləri
Təmas qrupu bu ərintilərdən ibarət olan termocütün iş prinsipi eynidir. Amma bu qurğular əsasən neytral, aqressiv olmayan xüsusiyyətlərə malik olan maye və ya qaz mühitində işləyir. Üst temperatur indeksi +8000 dərəcə Selsi-dən çox deyil.
Oxşar termocütdən istifadə edilir ki, onun prinsipi ondan istənilən səthin qızma dərəcəsini təyin etmək, məsələn, ocaq sobalarının və ya digər oxşar strukturların temperaturunu təyin etmək üçün istifadə etməyə imkan verir.
Dəmir-konstantan termocütləri
Termocütdəki kontaktların bu kombinasiyası nəzərdən keçirilən növlərdən birincisi qədər ümumi deyil. Termocütün işləmə prinsipi eynidir, lakin bu birləşmə nadir atmosferdə özünü yaxşı göstərdi. Ölçülmüş temperaturun maksimum səviyyəsi +12500 Selsi dərəcəsindən çox olmamalıdır.
Lakin temperatur +7000 dərəcədən yuxarı qalxmağa başlayarsa, dəmirin fiziki-kimyəvi xassələrinin dəyişməsi səbəbindən ölçmə dəqiqliyinin pozulması təhlükəsi var. Hətta ətraf havada su buxarı olduqda termocütün dəmir kontaktının korroziyaya uğraması halları var.
Platinorhodium-platin termocütlər
İstehsal üçün ən bahalı termocüt. Əməliyyat prinsipi eynidır, lakin o, həmkarlarından çox sabit və etibarlı temperatur göstəriciləri ilə fərqlənir. Həssaslığı azaldıb.
Bu cihazların əsas tətbiqi yüksək temperaturun ölçülməsidir.
Volfram-renium termocütləri
Həmçinin ultra yüksək temperaturları ölçmək üçün istifadə olunur. Bu sxemdən istifadə etməklə müəyyən edilə bilən maksimum hədd Selsi üzrə 25 min dərəcəyə çatır.
Onların tətbiqi müəyyən şərtlərə riayət etməyi tələb edir. Beləliklə, temperaturun ölçülməsi prosesində oksidləşmə prosesi nəticəsində kontaktlara mənfi təsir göstərən ətraf mühiti tamamilə aradan qaldırmaq lazımdır.
Bunun üçün volfram-renium termocütləri adətən elementlərini qorumaq üçün inert qazla doldurulmuş qoruyucu qablara yerləşdirilir.
Yuxarıda hər bir mövcud termocüt, cihaz, istifadə olunan ərintilərdən asılı olaraq onun iş prinsipi nəzərdən keçirilmişdir. İndi bəzi dizayn xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirin.
Termocüt dizaynları
İki əsas növ termocüt dizaynı var.
- İzolyasiya qatı ilə. Termocütün bu dizaynı cihazın işçi təbəqəsini elektrik cərəyanından təcrid etməyi nəzərdə tutur. Bu tənzimləmə termocütdən girişi yerdən təcrid etmədən prosesdə istifadə etməyə imkan verir.
- İzolyasiya qatından istifadə etmədən. Belə termocütlər yalnız girişləri yerlə təması olmayan ölçmə sxemlərinə qoşula bilər. Bu şərt yerinə yetirilməzsə, cihaz iki müstəqil qapalı dövrə yaradacaq və nəticədə termocüt oxunuşları yanlış olacaq.
Səyahət termocüt və onun tətbiqi
Ayrı varbu cihazın bir növü, "çalışan" adlanır. İndi işləyən termocütün işləmə prinsipini daha ətraflı nəzərdən keçirəcəyik.
Bu konstruksiya əsasən torna, freze və digər oxşar dəzgahlarda emalı zamanı polad parçanın temperaturunu aşkar etmək üçün istifadə olunur.
Qeyd etmək lazımdır ki, bu halda adi termocütdən də istifadə etmək mümkündür, lakin əgər istehsal prosesi yüksək temperatur dəqiqliyi tələb edirsə, işləyən termocütün yüksək qiymətləndirilməsi çətindir.
Bu üsulu tətbiq edərkən onun kontakt elementləri əvvəlcədən iş parçasına lehimlənir. Sonra, boşqabın işlənməsi zamanı bu kontaktlar daim kəsicinin və ya maşının digər işçi alətinin təsirinə məruz qalır, bunun nəticəsində qovşaq (temperaturun oxunuşu zamanı əsas elementdir) "işləmiş kimi görünür"” kontaktlar boyunca.
Bu effekt metal emalı sənayesində geniş istifadə olunur.
Termocüt dizaynlarının texnoloji xüsusiyyətləri
İşləyən termocüt dövrəsini istehsal edərkən, bildiyiniz kimi, müxtəlif materiallardan hazırlanmış iki metal kontakt lehimlənir. Qovşaq qovşaq adlanır.
Qeyd etmək lazımdır ki, bu əlaqəni lehimləmə üsulu ilə etmək lazım deyil. Sadəcə iki kontaktı bir-birinə bükün. Lakin belə bir istehsal üsulu kifayət qədər etibarlılıq səviyyəsinə malik olmayacaq və temperatur göstəricilərini götürərkən səhvlər də verə bilər.
Yüksək ölçmək lazımdırsatemperaturda metalların lehimlənməsi onların qaynağı ilə əvəz olunur. Bunun səbəbi əksər hallarda birləşmədə istifadə olunan lehimin aşağı ərimə nöqtəsinə malik olması və onu keçdikdə xarab olmasıdır.
Qaynaqlanmış sxemlər daha geniş temperatur diapazonuna tab gətirə bilər. Ancaq bu əlaqə üsulunun da çatışmazlıqları var. Qaynaq prosesi zamanı yüksək temperaturlara məruz qaldıqda metalın daxili strukturu dəyişə bilər ki, bu da alınan məlumatların keyfiyyətinə təsir edəcək.
Bundan əlavə, onun işləməsi zamanı termocüt kontaktlarının vəziyyətinə nəzarət edilməlidir. Beləliklə, aqressiv mühitin təsiri ilə dövrədə metalların xüsusiyyətlərini dəyişdirmək mümkündür. Materialların oksidləşməsi və ya interdiffuziyası baş verə bilər. Belə bir vəziyyətdə termocütün işləmə sxemi dəyişdirilməlidir.
Termocüt qovşaqlarının növləri
Müasir sənaye termocütlərin istehsalında istifadə olunan bir neçə dizayn istehsal edir:
- açıq qovşaq;
- izolyasiya edilmiş birləşmə ilə;
- torpaqlanmış birləşmə ilə.
Açıq qovşaqlı termocütlərin xüsusiyyəti xarici təsirlərə zəif müqavimətdir.
Aşağıdakı iki dizayn növü təmas cütlüyünə dağıdıcı təsir göstərən aqressiv mühitlərdə temperaturun ölçülməsi zamanı istifadə edilə bilər.
Bundan əlavə, sənaye hazırda yarımkeçirici texnologiyalardan istifadə etməklə termocütlərin istehsalı sxemlərini mənimsəyir.
Ölçmə xətası
Termocütdən istifadə etməklə alınan temperatur göstəricilərinin düzgünlüyü təmas qrupunun materialından, eləcə də xarici amillərdən asılıdır. Sonunculara təzyiq, radiasiya fonu və ya kontaktların qurulduğu metalların fiziki-kimyəvi parametrlərinə təsir edə biləcək digər səbəblər daxildir.
Ölçmə xətası aşağıdakı komponentlərdən ibarətdir:
- termocütün istehsal prosesinin səbəb olduğu təsadüfi xəta;
- "soyuq" kontaktın temperatur rejiminin pozulması nəticəsində yaranan xəta;
- xarici müdaxilə nəticəsində yaranan xəta;
- nəzarət avadanlığının xətası.
Termocütlərdən istifadənin faydaları
Tətbiqindən asılı olmayaraq bu temperatur nəzarət cihazlarından istifadənin üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:
- termocütdən istifadə etməklə qeydə alına bilən geniş göstəricilər;
- Oxunuşların alınmasında bilavasitə iştirak edən termocüt qovşağı, ölçmə nöqtəsi ilə birbaşa təmasda yerləşdirilə bilər;
- Termocütlər istehsalı asan, davamlı və uzunömürlüdür.
Temperaturun termocütlə ölçülməsinin çatışmazlıqları
Termocütdən istifadənin çatışmazlıqlarına aşağıdakılar daxildir:
- Termocütün "soyuq" kontaktının temperaturunun daimi monitorinqinə ehtiyac. Bu fərqləndiricidirtermocüt əsasında qurulan ölçmə vasitələrinin dizayn xüsusiyyəti. Bu sxemin işləmə prinsipi onun tətbiq dairəsini daraldır. Onlar yalnız ətraf mühitin temperaturu ölçmə nöqtəsindəki temperaturdan aşağı olduqda istifadə edilə bilər.
- Termocütlərin istehsalında istifadə olunan metalların daxili strukturunun pozulması. Məsələ burasındadır ki, xarici mühitə məruz qalma nəticəsində kontaktlar vahidliyini itirir, bu da alınan temperatur göstəricilərində səhvlərə səbəb olur.
- Ölçmə prosesi zamanı termocüt kontakt qrupu adətən ətraf mühitin mənfi təsirinə məruz qalır və bu da prosesdə pozuntulara səbəb olur. Bu, yenidən kontaktların möhürlənməsini tələb edir ki, bu da belə sensorlar üçün əlavə texniki xidmət xərclərinə səbəb olur.
- Dizaynı uzun təmas qrupunu nəzərdə tutan termocütdə elektromaqnit dalğalarına məruz qalma riski var. Bu, ölçmə nəticələrinə də təsir edə bilər.
- Bəzi hallarda termocütdə baş verən elektrik cərəyanı ilə ölçmə yerindəki temperatur arasında xətti əlaqənin pozulması müşahidə olunur. Bu vəziyyət nəzarət avadanlığının kalibrlənməsini tələb edir.
Nəticə
Qüsurlarına baxmayaraq, ilk dəfə 19-cu əsrdə ixtira edilmiş və sınaqdan keçirilmiş termocütlərdən istifadə edərək temperaturun ölçülməsi üsulu müasir sənayenin bütün sahələrində geniş tətbiqini tapmışdır.
Bundan əlavə, termocütlərin istifadə edildiyi tətbiqlər vartemperatur məlumatlarını əldə etməyin yeganə yoludur. Və bu materialı oxuduqdan sonra siz onların işinin əsas prinsiplərini tamamilə başa düşdünüz.
