Qarshilikli manometrlarning qo’llanish joylarini tadqiq qilish. Reja

Qarshilikli manometrlarning qo’llanish joylarini tadqiq qilish.
REJA:

1. 
   Kirish
   
2. 
   Qarshilik manometrlar
   
3. 
   Piezoelektrik bosim manometrlar
   
4. 
   Manometrlarning qiyosiy xususiyatlari
   

Kirish
Bosim asosiy ish parametridir, uning aniqligi va ishonchliligi gidro - va gaz dinamikasidagi eksperimental tadqiqotlar natijalarining qiymatini aniqlaydi; kimyoviy, oziq-ovqat va qog'oz sanoatidagi texnologik jarayonlarning sifati; raketa va aviatsiya, energetika va transportdagi ob'ektlarning optimal ishlash rejimlari; neft va neft mahsulotlarini ishlab chiqarish va qayta ishlash tizimlarining samaradorligi.
Elektr asboblari asosan maxsus maqsadlar uchun ishlatiladi, masalan, Ultra yuqori bosim, chuqur vakuum yoki yuqori chastotali pulsatsiyalanuvchi bosimlarni o'lchashda. Ushbu qurilmalarning harakati bosimni bosim bilan funktsional ravishda bog'liq bo'lgan elektr parametriga aylantirishga asoslangan. Quyidagi elektr asboblari qo'llaniladi: qarshilik o'lchagichlari, piezoelektrik bosim o'lchagichlari, issiqlik o'lchagichlari, elektron (yoki ionlash), radioaktiv vakuum o'lchagichlari.
Qarshilik o'lchagichlari
Qarshilik o'lchagichlari 3000 MPa gacha bo'lgan yuqori va yuqori bosimni o'lchash uchun ishlatiladi.
Ushbu manometrlarning ishlash printsipi qo'llanilayotgan bosimga qarab o'tkazgichlarning elektr qarshiligini (masalan, manganin) o'zgartirishga asoslangan.
Supero'tkazuvchilar qarshiligining o'zgarishi ∆R, qo'llaniladigan bosimga qarab R tenglama sifatida ifodalanishi mumkin
∆R=KRP (1)
bu erda k-o'tkazgich materialining xususiyatlarini tavsiflovchi doimiy
(manganin K uchun- 0,22 10*^-10 m ² / N); R - o'tkazgichning dastlabki qarshiligi, Ohm.
Qarshilik o'lchagich sensori dizayni sek.1. 1-kanaldagi bosim 2-bo'shliqqa, yuqoridan 3C qistirmalari bilan yopilgan yong'oq 4 bilan ta'minlanadi.Yong'oq ichida ikkita metall novda 5 o'tadi, ular chinni yoki ebonit spiral ramkasini olib yuradi,7 yong'oq bilan o'rnatiladi, ularga g'altakning manganin o'rashining uchlari ulanadi. Uni ko'prikka ulash uchun (odatda avtomatik elektron muvozanatli) 8 qisqichli yong'oqlardan foydalaning.Barlar yong'oq korpusidan ebonit yenglari bilan izolyatsiya qilingan 9va qistirmalari 10. Manometrning sezgir elementi diametri 0,05 mm bo'lgan manganin simidan 180200 Ohm qarshilik bilan 6 ta bifilar spirali hisoblanadi.manganin manometrining bosimni o'lchash aniqligi bobinning qarshiligini o'lchash aniqligiga, kalibrlash sifatiga va kalibrlashni aniqlashning aniqligiga bog'liq. Elektr qarshilik o'lchagichining (tensometrik konvertor) boshqa sezgir elementining ishlash printsipi (rasm. 2.) kuch yoki unga mutanosib deformatsiyani sirtga yopishtirilgan simning qarshiligining o'zgarishiga aylantirishdan iborat.deformatsiyaga uchragan tel. Tensometr-bu 2-izolyatsion asosga(qog'oz yoki plastmassa) yopishtirilgan ingichka sim 1(diametri 0,01-0,05 mm). Sim uchun material sifatida manganin, nichrom, Konstantin va boshqalar ishlatiladi.simning uchlariga simlar lehimlanadi. Ushbu shaklda tensometr deformatsiyaga uchragan qismning yuzasiga yopishtiriladi. Bosimni o'lchashda qarshilikning o'zgarishi (1) formula bilan aniqlanadi, bu erda K— kuchlanish sezgirligi koeffitsienti. R ga sezgir elementning qarshiligi 20 °C haroratda 80-600 ohmni tashkil qiladi.
O'lchov diapazoni 170000 atmgacha etadi., 10000 atmgacha. ko'rsatkichlarning chiziqliligi kuzatiladi. O'lchov xatosi odatda o'lchovning yuqori chegarasining ±0,7% ga etadi. Simlardan tashqari, kremniy va germaniydan tayyorlangan yarim o'tkazgichli tensorezistorlar ham keng tarqalgan. Yarimo'tkazgichli kuchlanish rezistorlarining qarshiligi 5*10-2 dan ^: 10 kΩ gacha. Zamonaviy texnologiya yarimo'tkazgichli tensorezistorlarni to'g'ridan-to'g'ri kremniy yoki safirdan tayyorlangan kristall elementda ishlab chiqarishga imkon beradi. Kristalli materiallardan tayyorlangan elastik elementlar mukammallikka yaqinlashadigan elastik xususiyatlarga ega. Molekulyar kuchlar tufayli tensorezistorning membrana bilan bog'lanishi yopishtiruvchi materiallardan foydalanishni rad etish va transduserlarning metrologik xususiyatlarini yaxshilashga imkon beradi. Shaklda 3. zanjir ko'rsatilgan bosim farqining tensorezistorli konvertori birlashtirilgan sapfir tipidagi oqim chiqishi bilan. Membran tenzomodul 4-bu metall membrana bo'lib, unga Safir membranasi mahkam bog'langan bo'lib, to'rtta silikon tenzorezistorlar bilan püskürtülür va ko'prik pallasida elkalarni hosil qiladi. Tenzomodul 2 asosida o'rnatilganva o'lchangan muhitdan ikkita ajratuvchi metall membrana bilan ajratilgan 1 va 3. Tenzomodul va membranalar orasidagi bo'shliqlar polimetil silakson suyuqligi bilan to'ldirilgan. O'lchangan bosim farqi P1-P2belgilangan membranalar va suyuqlik orqali tenzomodulga ta'sir qiladi. Muhrlangan PIN orqali 5tensomodul o'rnatilgan elektron qurilmaga ulanadi 6. Ushbu qurilma yordamida tensorezistorlarning qarshiligining o'zgarishi birlashtirilgan oqim chiqishiga aylantiriladi (0 5, 0-20 yoki 4 20 ma), bu ichki xavfsiz ikki simli masofadan uzatish liniyasi orqali 7 quvvat manbaiga uzatiladi. Ikkinchisi portlashga chidamli xonaga o'rnatiladi va birlamchi konvertorni ikki simli chiziq bo'ylab quvvat bilan ta'minlaydi. Xuddi shu chiziq bir vaqtning o'zida chiqish oqimi signalini uzatadi. Ushbu funktsiya bilan bir qatorda, quvvat manbai chiqish signalining quvvatini tashqi yukni ulash uchun zarur bo'lgan darajaga oshiradi R _h va chiqish signalining belgilangan darajasini hosil qiladi (0-5, 0-20 yoki 4-20 ma). O'lchov diapazoni 1000 ATM dan farq qiladi. 10000 atmgacha. O'lchov xatosi odatda yuqori o'lchov chegarasining ±1% dan oshmaydi.. Yagona joriy chiqish signaliga ega bo'lgan tensorezistorli o'lchash transduserlarining sxemasi Qurilmalarning harakati tashqi bosim ta'sirida o'tkazgichning qarshiligini o'zgartirishga asoslangan. Har qanday metall va qotishmalar, shuningdek yarimo'tkazgichlar asosan elektr o'tkazgichlari bo'lib xizmat qilishi mumkin. Biroq, qarshilik o'lchagichlarida foydalanish uchun eng mos material manganindir, chunki u past harorat qarshilik koeffitsientiga ega.
Manganinning etishmasligi bosim ta'siridan qarshilikning ozgina o'zgarishi (kichik piezo effekti). Agar biz bosimga duchor bo'lgan o'tkazgichning qarshiligini R, qarshilikning o'zgarishi orqali va bosim p orqali belgilasak, qarshilikning o'zgarishi chiziqli qonunga amal qiladi
,
bu erda k -piezo effekti, uning qiymati o'tkazgichning materialiga bog'liq. Ushbu nisbatdan kelib chiqadiki,
.
Piezo effekti qiymatlari nafaqat turli xil materiallar uchun farq qiladi, balki bir xil material uchun ham mos kelmaydi. Manganin uchun  .
Piezo-effektivning kichik qiymati manganin bosim o'lchagichlarini faqat yuqori va o'ta yuqori bosimlarni o'lchash uchun ishlatish maqsadga muvofiqligini aniqlaydi. Manganin manometrining dizaynlaridan biri 25-rasmda ko'rsatilgan. Manometrning qabul qiluvchi qismi diametri 0,05 mm bo'lgan manganin simidan yasalgan, diametri 8 mm bo'lgan bir qatlamli lasan bo'lib, u bifilarno bilan o'ralgan. Bobinning qarshiligi 180-200 ohm. Bobin o'rashining bir uchi 2 – gaykaga, ikkinchisi esa 3-mis tayoqqa lehimlanadi. Tayoq yong'oqdagi kanal orqali o'tadi. Kanaldagi tayoqning Markaziy holati 4 va 5 ebonit yenglari bilan ta'minlanadi. Barning muhrlanishiga 7-gayka bilan siqilgan 6-tolali va rezina halqalarni to'ldirish orqali erishiladi. Yong'oq 2 bosim o'lchanadigan qurilmaga yoki quvur liniyasiga ulanish uchun nipel 9 bilan jihozlangan 8-korpusga vidalanadi. Qarshilikni o'lchash uchun har qanday elektr qarshilik o'lchagichidan foydalanish mumkin, masalan, elektron muvozanatli ko'prik. Turli xil manganin namunalari uchun piezo effekti o'zgaruvchan, shuning uchun manganin qarshilik o'lchagichlari ishlab chiqarilgandan keyin kalibrlanishi kerak.

1 rasm - manganin qarshilik o'lchagichi: 1-lasan; 2 va 7 – yong'oqlar; 3-novda; 4 va 5 – burmalar; 6-halqalar; s-korpus; 9-nipel
Chiziqli bog'liqlikda manganin spiralining qarshiligini ikki xil bosimda o'lchash orqali kalibrlash mumkin, ulardan biri atmosfera bosimi bo'lishi mumkin. Adabiy ma'lumotlarga ko'ra, manganin qarshiligining bosimga chiziqli bog'liqligi 3000 MPa (30 000 kg/sm²) gacha sinovdan o'tgan, manganin manometrining bosimni o'lchash aniqligi asosan lasan qarshiligini o'lchash aniqligiga, kalibrlash sifatiga va kalibrlash bosimini aniqlashning aniqligiga bog'liq. O'lchov xatosi odatda o'lchov chegarasining ± 1% dan oshmaydi . Metall sensorlardan tashqari, qarshilik o'lchagichlarida yarimo'tkazgichli sensorlar qo'llaniladi.
Diametri 510 mm va qalinligi 1,0 mm bo'lgan, elektrod ko'mirdan tayyorlangan nozik disklardan iborat ko'mir ustunlari bo'lgan manometrlarning konstruksiyalari ma'lum. Bunday ustunda siqilish paytida qarshilik kamayadi, bu alohida disklar orasidagi kontaktlarning yaxshilanishi bilan izohlanadi. Piezo, ko'mir ustunining ta'siri manganindan minglab marta katta; ammo, qarshilikning chiziqli bo'lmagan bosimga bog'liqligi, katta Histerez, bitiruvning nomuvofiqligi va haroratning sezilarli ta'siri ko'mir o'lchagichlaridan foydalanishni cheklaydi.
Boshqa yarimo'tkazgichlardan foydalanish hali laboratoriya chegaralaridan chiqmadi.
Barcha yarimo'tkazgichli sensorlar 5,88–7,84 MPa dan yuqori bo'lmagan bosimni o'lchash uchun javob beradi.
Ushbu turdagi issiqlik o'lchagichi ko'pincha Pirani o'lchagichi deb ataladi, chunki zamonaviy bosim o'lchagichlari 1906 yilda Pirani tomonidan taklif qilingan dizayndan unchalik farq qilmaydi. ipning haroratini o'lchash va uni elektr tokini o'tkazish orqali isitish ko'prik sxemasi yordamida amalga oshiriladi (rasm. 3. 8), uning qo'llaridan biriga qarshilik o'lchagich ipi kiritilgan. Ipning harorati oshishi bilan manometr r g _{filamentining qarshiligi oshadi} va 1 g _{oqim oldindan muvozanatlangan ko'prikning diagonali orqali oqadi}.
Shunday qilib, ipning harorati ko'prikning diagonaliga o'rnatilgan galvanometr bilan o'lchanishi mumkin. Ikkinchi diagonalda ko'prikning doimiy elektr ta'minoti mavjud. Qarshilik r g _{orqali o'tadigan 1} D _{oqim /} 0 qismi bosim o'lchagichning ipini ish haroratiga qadar isitadi. Oqim 1 D _{milliammetr bilan o'lchanadi}. Rasmda ko'rsatilgan diagramma uchun. 3. 8, ko'prikning muvozanat tenglamalarini yozish mumkin


Ip qarshiligining oshishi va ko'prik balansining buzilishi bilan quyidagi ikkita tenglama adolatli bo'ladi:
qaerda
1 — f (P) oqimni galvanometrning qarshiligi kichik bo'lishi kerakU ₃ — f (P)katta bo'lishi kerak.
Tenglikni farqlash (3. 22) avval harorat bo'yicha, so'ngra bosim bo'yicha biz ikkala ish rejimining nisbiy hissiyotlari uchun ifodalarni olamiz
Tenglikni farqlash (3. 22) avval harorat bo'yicha, so'ngra bosim bo'yicha biz ikkala ish rejimining nisbiy hissiyotlari uchun ifodalarni olamiz
Qarshilik vakuum o'lchagichi ipning doimiy harorati usuli bilan ishlaganda, uning nisbiy sezgirligis/_gvaSu _do'lchash holatlari uchunI _a \ u003d f (R)vaU _d/y (R) bir-biriga teng va tenglamadan aniqlanishi mumkin (3. 5).
Ipning o'zgaruvchan harorati usuli bilan ishlaganda to'g'ridan-to'g'ri oqim gg:1 _g \ u003d f (T _n), U _g/i(T"). Ipning haroratit _hgaz bosimi bilan belgilanadi.
Tenglamalarni echish (3. 21) oqim uchun siz olishingiz mumkin:
T _o-ipning harorati /_g \ u003d 0;ig-o'lchagich ipi orqali oqim;






Ifodalardan (3. 24) va (3. 25) qarshilik vakuum o'lchagichi kichik farqlar bilan o'zgaruvchan harorat usuli bilan ishlaganda h _{— t} os _{ning nisbiy sezgirligi bilan solishtirganda yanada oshirish} mumkinligini ko'rish mumkin.
Balon harorati va qarshilik o'lchagichidagi besleme zo'riqishining tebranishlarini qoplash ko'prik pallasida qarshilikni almashtirish orqali amalga oshirilishi mumkin (1-rasm). 3. 8) boshqa manometrik transduser. Bunday holda, ta'minot kuchlanishining o'zgarishi va silindrlarning harorati ko'prikning qo'shni qo'llaridagi oqimlarning bir xil o'zgarishiga olib keladi va ko'prik muvozanatda qoladi. Kompensatsion manometrik transduserni to'g'ridan-to'g'ri vakuum tizimiga joylashtirish mumkin emas, chunki bu harorat o'zgarishi kompensatsiyasi bilan birga bosim o'zgarishini qoplashga olib keladi.
Kompensatsion konvertor odatda yaxshi vakuum bilan yopiladi, uning qiymati qurilma ishlayotganda o'zgarmaydi. Qurilmaning ishlashi paytida kompensatsion transduser o'lchash transduseri yaqinida joylashtirilishi kerak, shunda atrof-muhit haroratining o'zgarishi ikkala transduserga ham teng ta'sir qiladi. Bunday transduser tomonidan tebranishlarning kompensatsiya darajasi o'lchangan bosim qiymatiga bog'liqligini sezish oson. Ikkala konvertordagi bosim teng bo'lganda kompensatsiya ideal bo'ladi. O'lchash transduseridagi bosimning oshishi bilan gazning issiqlik o'tkazuvchanligi oshadi va silindr haroratining bir xil o'zgarishi kompensatsion transduserda filament haroratining ko'proq o'zgarishiga olib keladi. Bosimning oshishi bilan kompensatsiyaning yomonlashishi ortadi. Ish bosimining turli diapazonlarida silindrning harorat o'zgarishini yaxshiroq qoplash uchun ish bosimiga pompalanadigan kompensatsion transduserlardan foydalanish kerak.
Qayta zaryadlanuvchi batareyalarni quvvat manbai sifatida ishlatganda va silindrlarning harorat o'zgarishini kamaytirish uchun maxsus choralar ko'rilganda, ba'zi mualliflarning fikriga ko'ra, qarshilikning termal manometri 1-10-gacha bo'lgan bosimni o'lchashi mumkin.®mm RPG. 8 . san'at
Xuddi shunday ifodani farqlash (3. 23), o'lchov holatida olamizU _e \ u003d f (P)manometrning nisbiy sezgirligi o'zgarmaydi: