Nazim hüseynov

4.1. Temperatur ölçən cihazların təsnifatı

Cisimlərin qızma dərəcəsini xarakterizə edən kəmiyyətə temperatur deyilir. Temperatur ölçəncihazları işləmə prinsiplərinə görə aşağıdakı qruplara ayırmaq olar.

1. 
   Genişlənmə termometrləri.
   
2. 
   Manometrik termometrləri.
   
3. 
   Elektrik müqavimət termometrləri.
   
4. 
   Termometrik pirometrləri.
   
5. 
   Şüalanma pirometrləri.
   

1. 
   Optik pirometrlər –iş prinsipi qızdırılan cismin temperatur dəyişdikdə parlaqlığının dəyişməsinə əsaslanmışdır.
   
2. 
   Rəngli pirometlər –iş prinsipi qəzdərlan cismin temperatur dəyişdikdə rənginin dəyişməsinə əsaslanmışdır.
   
3. 
   Radiasiya pirometrləri –iş prinsipi qızdırılan cismin temperatur dəyişdikdə tam şüalanma enerjisinin dəyişməsinə əsaslanmışdır.
   

4.2. Genişlənmə termometrləri

Genişlənmə termometrlərinin iş prinsipi qızdırılan cisimin və bərk cismin xətti ölçülərinin qızdırılan zaman dəyişməsinə əsaslanmışdır. Bunları üç qrupa ayırmaq olar:

1.Oxlu (dilatometrik) termometrlər. Belə termometrlərdə temperatur biri (ox), digərinin (boru) içərisinə qoyulmuş iki metal çubuğun uzanması nəticəsində alınan fərqlərdə müəyyən edilir (şəkil 4.2.1.). bu metalların temperatur xətti genişlənmə əmsalları müxtəlif olur.

Şəkil 4.2.1. Oxlu ( dilatometrik) termometrin quruluşu.

burada – 1. burma

2. vint

3. lövhə

4. yay

5. ox

6.həssa aktiv element

7.yox

2.Bimetal termometrlər. Belə termometrlərlə temperaturun ölçülməsi ensiz metal səthlərin aşılıb düzlənməsi və ya yəğılıb əyilməsinə əsaslanmışdır. Bu səthlər iki saf metaldan və ya xəlitədən ibarət olub, bir-birinə uzununa qadaqların və ya qaynaq edilir (şəkil 4.2.2.). onların temperatur genişlənmə əmsalları müxtəlif olduğundan, qızdırılıdıqları zaman açılıb düzlənmə və ya yığılıb əyilmə hadisəsi baş verir.

Şəkil 4.2.2. Bimetal termometrlərlərin quruluşları..

Oxlu dilatometrik və bimetal termometrlər ölçü cihazları kimi yayıla bilməmişdir. Onlardan çox vaxt digər ölçü və tənzimləyici cihazların bir ünsürü kimi istifadə olunur.

3.Mayeli termometrlər. Belə termometrlərin işləmə prinsipləri maye və termometrik şüsənin istidən genişlənmə əmsallarının müxtəlif olmasına əsaslanmışdır. Mayenin istidən genişlənmə orta həcmi genişlənmə əmsalı ilə xaraketrizə olunur:

_ 1/dər (4.2.1.)

burada _,_ -0, t₁ və t₂ ⁰0C –də mayenin həcmləridir.

Mayeli termometrin göstərişi mayenin şüşə içərisində genişlənmə əmsalından asılıdır:

_ (4.2.2.)

burada _–t₁ –t₂ –temperatur intervalında mayenin temperatur genişlənmə əmsalı:

_ -t₁ -t₂ – temperatur intervalında şüşənin temperatur genişlənmə əmsalı.

Mayeli termometrlərin hazırlanmasında elə şüşə növündən istifadə edilir ki, onun _ əmsalı təxminən 2_10^-5 I dər olur.

Mayeli termometrlər əsasən iki növ olur: civəli və spirtli. Bunıardan ən geniş yayılanı civəli termometrlərdir. Civənin ərimə nöqtəsi (-38,86⁰C) ilə qaynama 356,6⁰C nöqtəsi arasındakı interval kifayət qədərdir. Civənin mənfi cəhəti onun kiçik temperatur genişlənmə əmsalına malik olmasıdır.
_=18_ 10^-5 I/dər. Şüşə qab içərisində civənin orta genişlənmə əmsalı isə _ I/dər-dir.

Spirtli termometrlərdən, başlıca olaraq, civəli termometrlər işlədilə bilməyən hallarda istifadə edilir. Civəli termometrlərlə -30+750⁰C-yə qədər temperaturları, spirtli termometrləri isə - 70⁰C-yə qədər temperaturları ölçürlər.

Civəli termometr (şəkil 2.3.2.) aşağı hissəsində civə ilə dolu kürəciyin və ya uzunsov qabı olan şüşə kapillyar borucuqdan ibarətdir. Kapillyarların arxa tərəfində şkala yerləşdirilir. Bunlar birlikdə şüşə örtük içərisinə salınır. Bu termometrlərə qoyulma şkalalı termometrlər deyilir.

Kapilyar borunun divarı bir qədər qalın hazırlandlqda şkalanı bilavasitə onun üzərində yerləşdirmək olur. Belə termometrlər çubuq termometlər (şəkil 3.2.4.) adlanır.

Istər çubuq, istərsə də qoyulma şkalalı termometlər -30-dan +550⁰C-yə qədər temperaturu ölçmək üçün xüsusi termometrik şüşədən, +750⁰C-yə qədər temperatur ölçmək üçün isə kvarsadan hazırlanır.

Şəkil 4.2.4. Civəli termometrlərin quruluşu.

Şkala həddi 150⁰C-dən olan termometlər vəzifələrindən asılı olaraq inert qazlarala, adətən, azotla və ya civə buxarı ilə, qalan termometrlərin kapillyarları isə başqa qazla doldurulur. Daha yüksək ölçmə həddi əldə etmək üçün civə üzərində olan boşluq 10_ 70 kqq/sm² təzyiq altında inert qazla, çox zaman azotla doldurulur. Belə termometrlərlə 550⁰C-yə qədər olan temperaturu ölçmək mümkündür. Bu termometrlər xüsusi (gec əriyən) kvars şüşəsindən hazırlandıqda onların ölçmə həddini hətta 750⁰C-yə qədər artırmaq olur.

Cihazlar hazırlayan zavodlar tərəfindən aşağıdakı termometrlər buraxılır:

1 - 1-ci dərəcəli nümunəvi çubuq termometrlər;

2 - 2-ci dərəcəli nümunəvi çubuq termometrlər –şkalalı termometrlər;

3 - Çubuq və qoyulma şkalalı laboratoriya termometrləri;

4 - Qoyulma şkalalı texniki termometrlər (cədvəl ;

5 - Qoyulma şkalalı kontaktlı termometrlər (texniki termometrlərin bir növüdür).

1-ci dərəcəli nümunəvi termometrlər, 2-ci dərəcəli nümunəvi termometrlərin və yüksək dəqiqilikli laboratoriya termometrlərini yoxlamaq üçün çəki və ölçü cihazlarıvasitələri ilə standartlaşdırma komitələrində yoxlanilir. 2-ci dərəcəli nümunəvi termometrlər isə laboratoriya texniki və kontakt termometrlərini və s. temperatur ölçmə cihazları yoxlama üçün tətbiq olunurlar.

Bütün texniki kapillyarlar, təzyiq altında inert qazla (adətən azotla) doldurulur. Texniki termometrlərin xarici ölçüləri 1-5-ci şəkildə göstərilmişdir. Şkalasının yuxarı həddi +400 _ +500⁰C-yə qədər olan termometrlərin aşağı hissəsəinin uzunluğu 130 mm-dən az və 430 mm-dən çox olmur.

Aşağıdakı hallarda mayeli şüşə termometrlərin göstərişlərində xətalar baş verə bilər:

1.Operatorun gözü menisk səviyyəsində olmadıqda;

2.Maye qabı tam batırılmadıqda;

3.Termometrin şaquli və ya üfuqi vəziyyətdə qoyulmasından asılı olaraq mayenin ststik təzyiqi dəyişdikdə.

3. 
   Manometrik termometrlər
   

Manometrik termometrərin iş prinsipi qapalı qabdan qazın, buxarın və mayenin qızdırıldıqda təzyiqinin dəyişməsinə əsaslanmışdır. Manometrik termometrlərin prinsipial sxemi –ci şəkildə göstərilmişdir. Sxemdən göründüyü kimi, manometrik termometrik termobalondan Ш termobalonu ölçü cihazı ilə birləşdirən kapillyar borudan 2 və manometrik hissədən 3 ibarətdir. Temperaturun dəyişməsinə mütənasib olan bu hərəkəti əqrəb və ya qələm mexanizminə ötürülür. Manometrik termometr yazıcı olduqda manometrik hissənin həssas elementi helikoidal yay olur,

Termobalon paslanmayan poladdan, kapillyar boru isə misdən və poladdan hazırlanır. Kapillyar boruların daxili diametri 0,15_0,5 mm, uzunluğu isə 1_60 m olur. Manometrik termometrlərin temperaturu ölçmə həddi 25 –dən 600⁰C dədərdir,

Şəkil 4.3.1. Manometri termometrin quruluşu

burada -1. sektor

2. manometrk yay

3. birləşdirici

4. gövdə

5. kapillyar

6. muhafizəedici yay

7.termoballon.

I. M a y e m a n o m e t r i k t e r m o m e t l ə r. Maye manometrik termometrlərdə bütün sistem maye ilə doldurulub, başlanğıc təzyiqə malik olur. Işçi maddə kimi metal spiti, ksilol, civə və s. istifadə edilir. Maye manometrik termometrlərin əsas texniki xarakteristikaları 3.3.2. –ci cədvəldə verilmişdir. Maye manometrik termometrlərin göstərişinə ətraf mühitin temperaturu təsir edir. Buna görə də maye manometrik termometrlərdə kapillyar borunun və amnometrik yayın həcmi termobalon həcmindən böyük olmur. Daha uzun kapillyaar boruların işlədilmədinə lazım gəldikdə xüsusi kompensasiya quruluşlarından istifadə edilir. Bu quruluşlar müxtəlif tipdə olur. . O, kompensasyia kapillyarı adlanan kapillyar borudan I və əlavə spiral yaydan 3 ibarətdir. Kompensasiya kapillyarı borusunun termobalonu yoxdur,uzunluğu əsas spiral yayın 4 elastikliyindən və xarakteristikasından asılı olaraq təyin edilir. əlavə spiral yay cihazın ötürücü mexanizminə əks təsi edir. Bunun da nəticəsində ətraf mühitin temperaturunun cihazın göstərişinə olan təsiri yox edilir.

Temperatur artdıqda termobalondan çıxarılan izafi maye həcmi aşağıdakı ifadədən təyin edilə bilər:

_ (4.3.1.)

burada : _ -mayenin həcmi genişlənmə əmsalı;

_ -termobalonun materialının xətti genişlənmə əmsalıdır;

_-ölçülən temperatur;

_ -sistemin maye ilə doldurulma temperaturu, əsasən, 20⁰C olur;

_ -_ temperaturunda termobalondakı mayenin həcmidir.

Temometrdəki mayenin qaynamasına yol verməmək üçün onlarda 1,47_1,96 Mn² 15_20 kqq/sm² olan başlanğıc təzyiq yaradılır. Maye praktiki cəhətfən sıxılmayan olduğundan atmosfer təzyiqinin dəyişməsinə cihazın göstərişinə təsir etmir.

1. B u x a r – m a y e m a n o m e t r i k t e r m o m e t r l ə r. Buxar –maye manometrik termometrlərdə termobalonun təxminən hissəsi aşağı temperaturda qaynayan maye ilə, qalan hissəsi isə həmin mayenin buxarları ilə doldurulur. Bu manometrik termometrlər doldurularkən onların sistemindən hava çıxarılır. Bu qapalı sistemdə həmişə dinamik müvazinət yaranır, eyni zamanda buxarlanma və kondensləşmə prosesi də güclənir. Nəticədə doymuş buxarın təzyiqin temperatura uyğun gələn qiymətə çatır.

Kapillyar borunun və manometrik yayı doldurulan işçi maddə təzyiq ötürücüsü vəzifəsini görür. Doymuş buxarın təzyiqinin tepmeraturundanbirqiymətli yuxarı ölçü həddi işlək mayenin kritik temperaturundan aşağı olmalıdır.doymuş buxarın təzyiqinin temperaturdan asılılığı qeyri-müntəzəm alınır. Bu onların ən başlıca mənfi cəhətidir. Lakin bu manometrik termometrlər digər manometrik termometrlərə nisbətən çox həssasdır. Buxar –maye manometrik termometrlərin əsas texniki xarakteristikaları 4.3.1.-cü cədvəldə verilmişdir.

2. Qaz manometrik termometrlər. Bu termometrlərdə bütün sistem qaz ilə dolu olur. Işçi maddə olaraq əsasən, azotdan, bəzi hallarda isə heliyumdan istifadə edilir. Azot ilə doldurulan qaz manometrik termometrlərin temperaturu ölçmə həddi 0_600⁰C-dir. Qaz manometrik termometrlərdə qazın təzyiqinin temperaturundan aslılığı aşağıdakı tənliklə ifadə edilir:

_ (4.3.2.)

burada _ = 1273,16 1/dər –qazın termik genişlənmə əmsalı;

_və _ –başlanğıc və son temperaturlar, C ilə;

_ -_- temperaturunda işçi maddənin başlanğıc təzyiqidir.

Bu termometrin şkalası müntəzəm olur.

Cihazı əhatə edən mühitin temperaturu 20⁰C-dən fərqləndikdə ölçmə xətası aşağıdakı ifadə ilə təyin edilir:

_ (4.3.3.)

burada _ -manometrik yayın həcmi;

_ -termobalonun həcmi;

_ -manometri əhatə edən mühitin temperaturu, ⁰C ilə;

_{ } -cihazın dərəcələnmə temperaturudur, 20⁰C.

Kapilyar borunun qızmasından yaranan xəta belə təyin edilir:

_ (4.3.4.)

burada _-kapilyar bprunun həcmi;

_ –kapilyar borunu əhatə edən mühitin temperaturudur, ⁰C ilə ölçülür.

Temperaturun manometrik yaya olan təsirindən yaranan xəta, temperaturun kapilyar boruya olan təsirindən yaranan xətadan az olur. 4.3.4. ifadəsindən görünür ki, xətanı azaltmaq üçün eyni kapilyar boru uzunluğunda termobalonun həcmini artırmaq lazım gəlir. Adətən, termobalonun həcmi manometrik termometrin ümumi həcminin 90%-nə bərabər olur. Bu ifadədən verilmiş termobalon üçün lazimi xətanı ödəyən kapillyar borunun uzunluğu təyin edilə bilər. Kapillyar borunun uzunluğu 40_60 m olduqda manometrik yayın kapilyar borunun və termobalonun həcmləri nisbətən düzgün seçildikdə termometrin göstərişinə onu əhatə edən temperaturun təsiri zəif olur.

4.4.Elektrik müqavimət termometrləri.

Elektrik müqavimət termometrlərinin iş prinsipi naqillərin müqavimətinin temperaturundan asılı olaraq dəyişməsinə əsaslanmışdır. Naqillərin bu xassəsi elektrik müqavimətinin temperatur əmsalı ilə xarakterizə olunur:

_ (1/dər) (4.4.1.)

burada R₀ və R₁₀₀ -0 və 100⁰C-də naqilin müqaviməti;

_ -naqilin temperaturu 1⁰C dəyişdikdə onun müqavimətinin nə qədər dəyişdiyini xaraketrizə edir.

Metal naqilləri 1⁰C qızdırıldıqda onların müqaviməti 0,4 -0,6 artır. Əksər təmiz metal naqillər üçün.

Yarımkeçricilərin müqavimət termometrləri xüsusi karkas üzərində sarınmış nazik naqildən ibarətdir. Bu naqil termometrin həssas elementi olduğundan onu xarici təsirlərdən qorumaq üçün qoruyucu armatur içərisinə salırlar. Temperatur ölçüldüyü zaman, elektrik müqavimət termometri temperaturu müəyyən ediləcək mühitə daxil edilir. Elektrik müqavimət termometrinin həssas elementinin müqavimətinin temperaturdan asılılığını əvvəlcədən bilməklə mühitin ölçülən dəyiçən temperaturu haqqında fikir söyləmək mümkündür. Elektrik müqavimət termometrinin dolağı çox yer tutduğundan, onunla bir nöqtədə temperaturu ölçmək mümkün olmur. Elektrik müqavimət termometrləri hazırlanan materiallar öz fiziki və kimyəvi xassələrini dəyişməli, turşuya və s. zərərli təsirlərə məruz qalmamalıdır. Onların müqavimət temperaturu əmsalı mümkün qədər böyük olmaqla, temperaturun dəyişməsi arasındakı asılılıq əyrisi düz xəttə yaxın olmalıdır. Platin, nikel, mis və dəmir kimi saf materiallar yuxarıda göstərilən tələbələri təmin materiallardır.

Dövlət Stamdartına uyğun olaraq platin və mis elektrik müqavimət termometrləri işlədilirdi. Platin və misin müqavimətinin temperaturundan asılılığı, xətti asılılığa yaxındır.

Platin elektrik müqavimət termometrlərinin həssas elementi diametrləri 0,05_0,07 mm olan nazik platin naqildən hazırlanır. Bu elektrik müqavimət termometrləri ilə -200_600⁰C hədlərində dəyişən temperaturları ölçürlər. Platin naqillər üçün α = 3,9_10^-3 1/dər.

Mis elektrik müqavimət termometrlərinihəssas elementləri diametri 0,1 mm olan mis naqildən hazırlanır. Bu elektrik müqavimət termometrləri ilə -50_180⁰C hədlərində dəyişən temperaturları ölçürlər. Bu temperatur inervalında mis naqil üçün 4,25_ 10^-3 _ 4,28_10^-3 1/dər. DÜİST 6151-59 üzrə iki növ qr.23. qr.24 mis elektrik müqavimət termometrləri üçün standartlar təsdiq olunmuşdur (cədvəl 4.4.1.). Bu mis elektrik müqavimət termometrlərinin dərəcələnmə qitmətləri 1-2-ci şəkildə verilmişdir.

Şəkil 4.4.1.Elektrik müqavimət termometrin quruluşu.

burada 1.- naqil ( mis,nikel, platin. )

2.- izolyator.

3.-alyuminiumdan hazirlanmiş giliz.

4.-metal örtük.

5. Mühafizəedici boru

6.- birləşdirici ştuser.

7.-izolyaedici hissə.

8.- birləşdirici başlıq.

Nikel elektrik müqavimət termometrləri ilə 200 _ 250⁰C hədlərində dəyişən temperaturları ölçürlər. Nikelin yaxşı cəhəti onun yüksək müqavimətin temperatur əmsalına 6,21_10^-3_6,34_10^-3; 6,21_10^-3_6,34_10^-3 1/dər və nisbətən böyük xüsusi müqavimətə 0,118_0,138 omxmm²/m malik olması, pis cəhəti isə onun müqavimətinin temperaturundan aslılığının qeyri-xətti olmasıdır şəkil 4.4.1.

Şəkil 4.4.1.Müxtəlif maddələrdən hazırlanmış elektrik müqavimət termometrlərin xarakteristikaları.

Dəmir elektrik müqavimət termometrləri ilə 100_150⁰C hədlərində dəyişən temperaturları ölçürlər. Dəmirin də yaxşı cəhəti onun yüksək müqavimətin temperatur əmsalına 6,25_10^-3 _ 6,57_10^-3 1/dər və nisbətən böyük xüsusi müqavimətə 0,055_0,061 om mm² malik olmasıdır. Dəmirin əsas mənfi cəhəti onun tez paslanmasıdır. Bundan başqa, dəmirdən və eləcə də nikeldən eyni təmizlikdə naqillər almaq çətindir.

Termistorlar və ya termomüqavimətlər adlanan yarımkeçirici elektrik müqavimət termometrlərinin hazırlanmasında titan, maqnezium, dəmir, manqan, kobalt, nikel və mis oksidlərindən, yaxud bəzi metallarınmüxtəlif qarışıq kristallarından məs: germanium istifadə edilir.

Termistorların maksimal işçi temperaturu 120_180⁰C-dir. Yarımkeçiricilərin müqavimətinin temperatur əmsalı çox böyük 3_10^-2 -4_10^-2 olduğundan onların kiçik ölçülü başlanğıc müqaviməti böyük olan elektrik müqavimət termometrləri düzəltmək mümkündür. Bu da bizə birləşdirici naqillərin və termometrin elektrik ölçü sxeminin digər elementlərinin müqavimətlərini nəzərə almağa imkan verir.

Yarımkeçiricilərin müqavimətinin kiçik temperatur intervalında temperaturdan asılılığı aşağıdakı tənliklə ifadə edilə bilər: