Temperaturun öLÇÜLMƏSİ plan temperatur şkalaları və temperatur kəmiyyət vahidləri. Mexaniki kontakt termometrləri

Elastiki həssas elementin (EHE) şəklindən asılı olaraq yaylı cihazlar aşağıdakı qruplara bölünür:
- borulu (boruşəkilli) yaylı cihazlar;
- membromlı cihazlar;
- silfonlu cihazlar.
Boruşəkilli yaylı manometrlər -ən geniş yayılmış deformasiyalı cihazlardır. Belə cihazların həssas elementləri çevrə qövsü formasında əyilmiş və bir ucundan lehimlənmiş boru 1 (burdon borusu) olub ellipsvari,yastıoval şəkilli enkəsikli yaxud dairəvi en kəsikli boru formalarında olur (şəkil 6). Üçüncü şəkildə olan borular legirlənmiş poladdan hazırlanır və yüksək təzyiqlərin ölçülməsində (≥ 98 Mpa) istifadə edilir.



Şəkil 6. Burdonun boruşəkilli yayı:
a) ellipsşəkilli en kəsik;
b) yastıoval şəkilli en kəsik;
v) dairəvi en kəsikli.
1 –boru; 2 –tutucu.

Borunun bir ucunda boru hissəsi tutucu 2 formasında hazırlanır, borunun bu ucu yivli nippel şəklində olur ki, buraya təzyiqi ölçülən boşluq -qab birləşdirilir. Tutumunun daxilində kanal olur ki, bunun vasitəsi ilə borunun daxili boşluğu birləşdirilir. Əgər boruya yuxarı -artıq (избыточным) təzyiqli maye, qaz yaxud buxar versək borunun əyriliyi azalır və o düzlənir; borunun daxilində seyrəklik yaratsaq onun əyriliyi artır və boru burulur. Qeyri -dairəvi en kəsikli əyilmir borunun xüsusiyyəti təzyiqin dəyişməsi ilə en kəsik formasının əyrilik kəmiyyətinin dəyişməsidir. Boru daxilindəki təzyiqin təsiri ilə ellips yaxud oval en kəsikli boru deformasiyaya aörayaraq dairəviliyə yaxınlaşır ki, bu da borunun burulmasına, yəni onun sərbəst ucunun kiçik ∆ kəmiyyəti digər bucaq yerdəyişməsinə gətirir.

Dairəvi en kəsikli boruda,ekssentrik kanala rəğmən yuxarı (artıq) təzyiq, borunun yumulmuş (lehinlə) ucuna təsir edərək onun əyriliyinin azalmasına səbəb olan mament yaradır. Bu yerdəyişmə müəyyən hüdudlarda ölçüləntəzyiqə proporsional olur.
Sərbəst ucun yerdəyişməsi müəyyən hüduda qədər təzyiqə proporsional olur ∆ =kP. Təzyiqin növbəti yüksəlməsində xətti asılılıq pozulur -deformasiya təzyiq artımından daha tez artır. Borunun sərbəst ucunun yerdəyişməsi və təzyiq arasındakı asılılıq öz xəttiliyin saxlayırsa onda belə hüdud təzyiq, borunun proporsionallır hüdudu -P_p adlanır. P_p -borunun vacib xarakteristikasıdır. Təzyiqin borunun proporsionallıq həddindən P_p keçməsində qalıq deformasiyası yaranır və boru yararsız hesab olunur. Qalıq deformasiyasından qaçınmaq üçün ən böyük işçi təzyiq P_max (seyrəkli yaxud təzyiq fərqi) P_p –dən aşağı təyin edirlər. Odur ki, burada ehtiyat əmsalı k qəbul edilir:


_{ } (7)

Bütün hallarda K əmsalı 1 -dən böyük olmalıdır (K > 1). Borunun uzunömürlülüyünü maksimum artırmaq və eleastikliyin təsirini azaltmaq üçün K = 1,35...2,5 qəbul edilir.

Buna uyğun olaraq manometrin şkalası (yuxarı ölçmə hüdudu) elə seçilir ki, işçi ölçmə hüdudu (ən böyük işçi təzyiq) sabit təzyiqdə yuxarı ölçmə hüdudunun _{ } dən çox olmasın və dəyişən təzyiqidə isə yuxarı ölçmə hüdudunun _{ } dən çox olmasın.
Manometrin yuxarı ölçmə hüdudunu aşağıdakı sıradan: (1; 1,6; 2,5; 4 və 6) · 10ⁿ seçirlər, burada n –tam müsbət və mənfi ədəddir.
Borunun sərbəst ucunun ∆ yeredəyişməsi (təzyiqin təsirindən) çox deyildir, odur ki, cihazın konstruksiyasında ötürücü mexanizm daxil edilmişdir ki, bu da borunun ucunun yerdəyişməsinin miqyasını böyüdür.
Manometrin konstruksiyası, tribko –sektorlu ötürücülü mexanizmli, şəkil 7-də verilmişdir.
Borulu yaylı manometrlər ...1000 Mpa təzyiqədək hazırlayırlar.
► Membranlı cihazlar yastı və dofrirəedilmiş membranlı, membranlı qutular və membron bloklar şəkilində tətbiq edilir, kiçik yuxarı (artıq) təzyiqlərin ölçülməsində və seyrəkliyin (manometr, naporomer və tyaqomer) ölçülməsində, həmçinin təzyiq düşgülərinin (difmanometrlərin) ölçülməsində istifadə edilir.

Şəkil 7. Borulu yaylı manometrlər:

1 – nippel; 2 –tutucu; 3 –gövdə; 4 – ox; 5 –çarx (dişli); 6 –yay;
7 –boruşəkilli yay; 8 –lehimlənmiş uc; 9 –dişli sekator; 10 - əqrəb;
11 –dartı qolu.
Membran müəyyən diametrli nazik disk təsəvvüründə olub metal yaxud xüsusi elastik material təsəvvüründə olub, ölçmə blokunda perimetr boyu sərt bərkidilir (Şəkil 8). Ölçülən təzyiqin P₁ təsiri ilə (P₁ >P₂ şərtində, burada P₂ –xarici təzyiqdir) membranda h qədər əyilmə (çökmə -qabarma) baş verir, növbəti olaraq bu yerdəyişmə (membranın) cihaz əqrəbinin fırlanma hərəkətinə səbəb olur.



Şəkil 8. Membran və onun çökməsi.

Membranları elastiki və “əzik” (валый) hazırlanır. Elastik membranları nazik metallik lövhədən (polad, bürünc, tunc) yerinə yetirirlər. Onlar kifayət qədər məxsusi sərtliyə malik olub, onların statik xarakteristikaları, yəni membranın mərkəzinin h yerdəyişməsinin, yaranan qüvvənin P₁ və P₂ təzyiqlərindən yaxud ∆P = P₁ -P₂ təzyiq düşgüsündən asılılığı qeyri-xəttidir. Müstəvi (yastı) və qofrirəedilmiş elastik membranlar tətbiq edilir (Şəkil 9, a və b). Qofrların miqdarı membranın statik xarakteristikasını daha xətti edir.

Şəkil 9. Elastiki membranlar:

a – müstəvi; b – qofrirəedilmiş.
Elastik membranları əsasən həssas element kimi ilkin çeviricilərdə məsələn, difmanometrlərdə istifadə edirlər.
“Əzik” membranlar rezinləşdirilmiş nazik parçadan (kapron, ipək,polotno) düzəldilir. Bunlara iki tələb -məxsusi sərtliyin olmaması və böyük möhkəmlik tələbi qoyulur. Bu tələblər “əzik” membranların əsas təyinatından -böyük təzyiq düşgülərinin çox kiçik yerdəyişmələrdə (mm-rin 1/100 hissəsində belə) qüvvəyə çevrilməsindən doğur. “Əzik” membranlar adətən sərt metallik mərkəzlə təchiz edilir. Onlar da həmçinin müstəvi (yastı) və qofrirə edilmiş olur.
Membranın əyilmə (çökmə) kəmiyyəti ona təsir edən təzyiqin, onun həndəsi parametrlərinin (diametri, qalınlığı, qofrların forması və sayı), mürəkkəb funksiyasıdır, həmçinin membranın materialının elastiklik modulunun mürəkkəb funksiyasıdır. Qofrların sayı, forması və ölçüsü cihazın təyinatından ölçmə hüdudundan və digər amillərdən asılıdır. Membranın qofrirovkası onun sərtliyini artırır, yəni eyni təzyiqdə onun əyilməsini -çökməsini azaldır. Hesabatın ağır və mürəkkəbliyi səbəbindən əksər hallarda membranın xarakteristikasını təcrübə yolu ilə seçirlər.
Kiçik təzyiqli (seyrəklik) cihazlarda çökmənin artırılması üçün membranları cüt birləşdirilir (qaynaq yaxud lehimlə) -membran qutular (Şəkil 10, a) və membranlı bloklardan ibarət -qutular (Şəkil 10, b) şəklində birləşdirilir.

Şəkil 10. Membranlı həssas elementlər:

a – membranlı qutu; b – membranlı blok.
►Silfonlu cihazlarda qondarılan silfonlar –nazik divarlı kamera olub yan səthləri qofrirəedilmiş olur (Şəkil 11). Silfonları tuncdan, həmçinin paslanmayan poladdan yaxud berelliumlu (Be) bürüncdən hazırlayırlar. Onlar təzyiq cihazlarında həssas element keyfiyyətində tətbiq edilir, eyni zamanda təzyiqin dəyişməsini vaxtında və dəqiq hiss edir.

Şəkil 11. Silfon.
Yönəlmiş olan qüvvənin istiqamətindən asılı olaraq yükün təsirində (xarici P₂ və P₁ daxili təzyiq) silfonun uzunluğu artıb-azalmaqla dəyişir. Qofrlanın olması silfonun hərəkətli hissəsini onun xarakteristikasında nəzərə çarpacaq dəyişiklik olmadan xeyli məsafədə (onlarla mm-lə) yerdəyişməsinə imkan verir. Silfonun çıxış koordinatı – h yerdəyişmə, giriş isə -P₁ və P₂ təzyiqləri yaxud onların ∆P fərqi.
Silfonların əsas çatışmamazlığı nəzərə çarpacaq histerezis və xarakteristikasının bəzi qeyri-xəttiliyidir. Sərtliyin artırılması, histerezisinin təsirinin azalması və qeyri xəttiliyin azalması üçün tez-tez silfonun daxilində vintvari silindrik yay yerləşdirilməsi nəzərdə tutulur. Bu halda silfonun sərtliyinə onun daxilində yerləşdirilmiş yayın sərtliyi əlavə edildiyindən onun xarakteristikası dəyişir. Yayın sərtliyi silfonun sərtliyini bir neçə dəfə aşdığından bunun sayəsində dərhal olaraq histerezisin silfona təsiri və onun xarakteristikasının bəzi qeyri-xəttiliyi azalır. Silfonun ölçülərinin əsas hesabat formulu çox mürəkkəbdir və çox zaman təcrübə ilə təsdiq edilmir. Adətən silfonların diametrləri 20...80 mm hüdudunda dəyişir.
► Elektrik təzyiq vericilərində ölçülən təzyiq həssas elementə təsir etməklə onun məxsusi elektrik parametrlərini dəyişir: müqavimət, tutum yaxud yük, hansı ki, bu parametrlər ölçülən təzyiq üçün ölçü hesab edilir. Müasir ümumsənaye təzyiq ölçü çeviriciləri (TÖÇ) üç əsas prinsip əsasında reallaşdırılır:
1) tutumlu-elastik həssas element olaraq dəyişən araboşluqlu kondensatorlardan istifadə edilir: yönəldilmiş təzyiqin təsirindən hərəkətli elektrod -membranın hərəkətsizə nisbətən yerdəyişməsi yaxud çökməsi onun tutumunu dəyişir;
2) pyezoelektrik -yüklərin polyarlaşması yaxud pyezokristalların rezonans tezliklərinin asılılığına əsaslanmışdır: kvars, turmalin və digər təzyiq təsir edən kristallara;
3) tenzorezistorlu -keçirici (naqil) yaxud yarımkeçiricinin aktiv müqavimətinin onun deformasiya dərəcəsindən asılılığından istifadə edilir.
Son illərdə digər iş prinsipinə malik TÖÇ-ri: lifli -optik, induksiyalı, qalvanomaqnitli, həcmi sıxıcılı, akustik, diffuzion və s. təşəkkül tapmışdır.
Tutumlu çeviricilərin iş prinsipi çevrilən qeyrielektrik kəmiyyətin (təzyiqin) təsiri ilə dəyişən C kondensatorun tutumunun dəyişməsinə əsaslanmışdır. Kondensatorun tutumu lövhələrarası məsafədən S, lövhələrin sahəsindən, lövhələr arasındakı dielektrik sabitindən E asılıdır.
Ən geniş tətbiq olunan yastıparalel və silindrik çeviricilər hesab edilir. Şəkil 12 –də sxematik olaraq üç prinsipə əsaslanan yastı paralel tutum çeviricilərin quruluşu təsvir edilmişdir: S araboşluğunun kondensatorda dəyişməsi, burada lövhənin biri obyektin (hissəsinin) səthi hesab olunur və çeviricinin tərkibinə daxil olmur (Şəkil 12, a); S sahəsinin onların (lövhələrin) nisbi yerdəyişməsi nəticəsində dəyişməsi (Şəkil 12, b); dielektrik nüfuzluğunun (materialın) E dəyişməsi (Şəkil 12, v).
Tutumlu yastıparalel çeviricilərin xarakteristikasının idarə edilməsi dəyişən hava araboşluğuna görə aşağıdakı düsturla təyin edilir:


_{ } (8)

Burada C –kondensatorun tutumu, F; δ –lövhələrarası məsafə, m; E – mütləq dielektrik nüfuzluğu, F/m; S –löv. Sahəsi, m².

Şəkil 12. Tutumlu çeviricilər:

a – dəyişən araboşluqlu;
b – lövhələrinin sahəsi dəyişən;
v – dielektrik nüfuzluğunun dəyişməsi.

Birinci halda tutum hiperbola qanunu ilə, ikinci və üçüncü halda isə xətti qanunla dəyişir.

Bu çeviricilərin (TÖÇ) əsas üstünlüyü: yüksək həssaslığı (...500 V/mm); konstruksiyasının sadəliyi; kiçik ölçüyə və kütləyə malik olması; kiçik ətalətlilik; yüksək dəqiqlik və xarakteristikasının stabilliyi.
Çatışmamazlıqları: böyük daxili müqavimət; çeviricinin işinə parazit tutumların təsiri; çıxan siqnalların gücləndirilməsinin vacibliyi; yüksək tezlikli gərginlik tələbetməsi; temperaturun dəyişməsinin, nəmliyin və ətraf mühitin çirklənməsinin güclü təsiri; maksimal həssaslığa nail olmaq üçün montaj qısa naqillərlə yerinə yetirilir ki, bu da rahat hesab edilmir.
►Pyezoelektrik çeviricilərin təsiri bəzi kristallik maddələrin mexaniki qüvvələrin təsirindən elektrik yükü yaratmalarına əsaslanmışdır. Bu hadisə pyezoeffekt adlanır və kvars turmalin, seqnet duzu, barium –titanat və bəzi digər maddələrin kristallarına xarakterikdir. Pyezoeffektin xüsusiyyəti onun ətalət-sizliyidir. Bu vəziyyət pyezoelektrik cihazların sürətli axan proseslərdə təzyiqin dəyişməsi ilə əlaqədar ölçmələrdə və tədqiqatlarda əvəzsiz olduğunu göstərir (məsələn, kavitasiya hadisələrinin öyrənilməsində, partlayış reaksiyalarında, iti-sürətli mühərriklərdə индицирование).
Pyezoelektrik vericilərin hazırlanmasında ən geniş yayılmış kristal kvars hesab edilir, yaxşı pyezoelektrik xüsusiyyətlərin böyük mexaniki möhkəmliklərlə uzlaşması, yüksək izolyasiya xüsusiyyətləri və geniş hüdudda temperaturun dəyişməsindən pyezoelektrik xarakteristikasının asılı olmaması müşahidə edilir.
Elementar struktur yuvası olaraq altı tilli prizma götürülür (Şəkil 13).



Şəkil 13. Kvars kristalının sxemi.

Kvars kristallarında uzununa ZZ oxu -optik ox; XX oxu -prizmanın qaburğalarından keçən oxlar -elektrik oxu və YY qarşı tillərin ortasından keçən-mexaniki yaxud neytral ox. fərqləndirilir. Əgər kristaldan YY və XX oxlarına tili ┴ -ar olan paralelepiped kəsmiş olsaq onda o pyezoelektrik xüsusiyyətlərə malik olur. Paralelepipedə yönəlmiş ZZ oxu istiqamətindəki qüvvə elektrikləşməyə səbəb olmur, dartıcı yaxud sıxıcı F_x qüvvəsi elektrik oxu (XX) istiqamətində olmaqla tillərdə müxtəlif adlı (+, –) yüklər yaranır və bu oxa perpendikulyar olur. Tillərdə yaranan bu yük:

_{ } (9)

burada P_x və F_x – tillərə təsir edən təzyiq və qüvvədir;

S_x – tilin sahəsidir;
k – sabit kəmiyyət olub, pyezoelektrik modul adlanır.
Kvarsın pyezoelektrik sabiti 500^oC-dək temperaturdan asılı olmur. 500^oC-dən yuxarı temperaturda o dərhal azalır və 570^oC -də sıfra bərabər olur, yəni pyezoelektrik xüsusiyyət kvarsda itmiş olur. Pyezoelektrik cihazlar 100Mpa-dək təzyiqləri ölçməyə imkan verir.
► Tenzorezistorlu təzyiq çeviricilərinin (TTÇ) işinin əsasını tenzoeffekt təşkil edir və onun mahiyyəti naqil və yarımkeçiricilərin materiallarının mexaniki deformasiyasında aktiv müqavimətinin dəyişməsindən ibarətdir.