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

Yarımkeçiricili müqavimət termometri (şəkil 3, b) metallik termometrdə analoji olub, onun həssas elementi şayba yaxud yarımkeçirici materialdan iki elektrik çıxış olan businkdən yerinə yetirilir.
Termoelektrik termometr termocütdən, mühafizə çexolundan və birləşdirici varlıqdan ibarətdir. Termocüt həssas elementə xidmət edir və müxtəlif materiallardan iki ədəd termoelektroddan ibarətdir. Termocütün bir (soyuq) spayı (qütbü) sabit temperaturda tutulur. Termo EHQ-ə, termocütlə yüksəlməklə ikinci (qaynar) qütbün (spayın) temperatur ölçüsü olur. Şəkil 3, v –də standart termoelektrik termocütünün sxemi, şəkil 3, q-də zərif çexolda termocütün sxemi verilmişdir.

Şəkil 3. Elektrik kontakt termometrlərinin sxemi.

Mühazirə 3, 4, 5.
Termoelektrik termometrlər


PLAN
1. Əsas anlayışlar və təyinlər;
2. İş prinsipi;
3. Ölçü cihazının termocüt zəncirinə qoşulması;
4. Uzadıla bilən (kompensasiyaedici) termoelektrod naqillər;
5. Termocütün sərbəst uclarının temperaturlarına düzəlişlər;
6. Termoelektrod materialları və termocütlərin tipləri;
7. Termocütlərin konstruksiyaları;
8. Termocütlərin köməyi ilə temperaturların ölçülməsində əsas xəta mənbələri;
9. Termocüt siqnallarının ölçü vasitələri;
ƏDƏBİYYAT


1. 1. Чистофорова Н.В., Колмогоров А.Г. Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров. Учебное пособие. – Ангарск. 2008 – 200с.
Termoelektrik termometrlərlə temperaturun ölçülməsi 1821-ci ildə alman fiziki T. Zeebekin kəşf etdiyi “termoelektrik effektindən” istifadəyə əsaslanmaqla və əsas mahiyyəti müxtəlif metal yaxud ərintinin iki birləşməsi arasında yaranan temperatur fərqi hesabına termoelektrik hərəkəetedirici qüvvənin toplanmasına əsaslanmışdır.
Başqa sözlə, əgər zəncir iki müxtəlif cinsli materialdan ibarətdirsə onda belə zəncir termocüt adlanır.
Termoelektrik termometr olaraq aşağıdakılardan təşkil edilmiş dəstlərin qəbulu anlaşılır:
1) temperaturun elektrik gərginliyininə çevrilməsini həyata keçirən termocütlər;
2) əlaqə xətləri (uzadılan naqillər);
3) istilik –EHQ ölçülməsi üçün ikinci dərəcəli cihazlar.
► Termocüt zəncir təsəvvüründə olub, iki öz aralarında birləşdirilmiş müxtəlif cinsli A və B naqillərindən ibarətdir (Şəkil 1). Bu naqillər termoelektrodlar adlanır, termoelektrodların birləşdikləri yer (nöqtə) qalay (lehim) adlanır.



Şəkil 1. Termocüt konturunun sxemi.

Ölçülən mühitə batırılan t temperaturlu qalay (lehim) termocütün işçi qalayı (ölçücü), ikinci isə t_o temperaturlu olmaqla sərbəst (birləşdirici) qalay (lehim) adlanır.

Zeebek tərəfindən müəyyən edilmişdir ki, əgər t_o və t temperaturları bərabər deyildirsə onda belə zəncirdən İ_t elektrik cərəyanı axacaqdır. Cərəyanın istiqaməti qalayların temperaturları fərqindən asılıdır. Belə zəncirin qapanmasında uclarda termo – EHQ ölçülə bilər. Bu effekt əks təsirə də malikdir, yəni belə zəncirdən elektrik cərəyanı buraxmış olsaq bu cərəyanın istiqamətindən asılı olaraq qalaylardan birində qızma, digərində soyuma baş verir (Pelte effekti).
Termocərəyanların əmələ gəlməsi aşağıdakılarla izah edilir: iki fərqli materialdan ibarət eyni qızdırılmış naqil birləşdirildikdə, onlardan 1-cidə vahid həcmdə sərbəst elektronların miqdarı ikincidə çox olacaqdır, eyni zamanda ikincidən 1-ciyə daha çox elektron diffuziya edəcəkdir, nəinki əksinə. Beləliklə, 1-ci naqil (+) yüklənmiş, ikinci isə (–) yüklənmiş olacaqdır. Bununla belə birləşmə yerində elektrik sahəsi bu diffuziyaya əks təsir göstərəcək və nəticədə hərəkətli tarazlıq vəziyyətinə gəlmiş olur, naqillərin sərbəst uclarında bəzi potensiallar fərqi (termo - EHQ) yaranır. Temperaturun artması ilə bu termo –EHQ-nin qiyməti də artır. Bundan başqa termo –EHQ eynicinsli naqillərin ucları arasında müxtəlif temperaturlarda belə yaranır. Bu halda hərəkətli tarazlıq vəziyyəti baş verənədək daha çox qızmar uc böyük miqdarda sərbəst elektronlara malik olduğundan nisbətən az qızmar ucda (lehimə - qalaya) sərbəst elektronların konstruksiyasından daha çox olduğundan – daha çox (+) yüklənir. Naqilin ucları arasında temperatur fərqinin yüksəlməsi onda əmələ gələn termo –EHQ artmasına gətirir.
Beləliklə, bu iki amil –kontaktlardakı potensiallar fərqi və elektronların diffuziyası –zəncirin son termo –EHQ-nin toplananları olmaqla onların qiyməti termoelektrodların təbiətindən və termoelektrik çeviricinin (TEÇ) qalaylarının temperatur fərqindən asılı olur.
İki müxtəlif cinsli keçiricidən (naqildən) ibarət qapalı zəncirdə qalayların temperaturları bərabər olduqda (t =t_o) termocərəyan O-a bərabərdir. Beləliklə, qalaylar eyni temperatura (t_o) malik olarsa, onda kontakt EHQ hər bir qalayda (qütbdə) bir-birinə bərabər olub istiqamətcə əks olurlar. Bu zaman son termo –EHQ (konturdakı):

yaxud nəzərə alsaq ki, _{ },

Başqa sözlə son termo –EHQ (konturun) kontakt termo –EHQ arifmetik cəminə bərabərdir.
Qapalı zəncir üçün
_{ } yaxud
_{ } (1)

(1) tənliyi termoelektrik çeviricilərin (TEÇ) əsas tənliyi adlanır. Bundan görünür ki, konturdakı TEHQ t və t_o temperatur funksiyalarından asılıdır. Əgər sərbəst ucların temperaturunu sabit t_o=const etsək alarıq:

Məlum E (t, t_o) =f(t) asılılığı TEHQ ölçülməsində əgər t_o=const olarsa t –ni tapmaq olar.

Hal-hazırda E(t, t_o)=f(t) asılılığını şərh etməyə qadir nəzəriyyə yoxdur, odur ki, bu səbəbdən TEÇ-rin dərəcələnməsi çətinləşir. Müxtəlif TEÇ üçün t temperaturunun ölçülməsində bu asılılıq yəni TEHQ-nin ölçülən temperaturdan asılılığının qurulması və dərəcələnməsi təcrübi yolla təyin edilir. Temperaturun dərəcələnməsi t_o=const. Onun qiyməti standartlaşdırılmışdır, t_o=O^oC. Təcrübədə müxtəlif TEÇ üçün standart dərəcələnmiş cədvəldən istifadə edirlər [1] (əlavə 3. bax).
► TEHQ ölçülməsində zənciri ölçü cihazına aşağıdakı sxemlərdən birindən istifadə etməklə qoşurlar (şəkil 2).

Şəkil 2. Ölçü cihazının termocüt zəncirinə qoşulması:
a – üçüncü keçiricili C zəncir – termocüt qalayına qoşulduqda;
b – üçüncü keçiricili C zəncir – termocüt elektroduna qoşulduqda.

Hər iki (sxemdə) sxemi – zəncirə üçüncü C keçiricinin qoşulması kimi təsəvvür etmək olar, yəni ölçü (cihazını) termocüt zəncirinin qapanması kimi təsəvvür edib üçüncü keçiricinin (mis-Cu) ardıcıl qoşulması kimi cihaz çərçivəsində yerinə yetirilir. Bu halda C çeviricisinin birləşdirilməsi yerində əlavə qalay əmələ gəlir, məxsusi TEHQ artır və buna görə son TEHQ-ə xətalar daxil edilməlidir.

Birinci qoşulmada (2, a) – 1 qalay işçi (nöqtə 1), iki sərbəst qalay (nöqtə 2 və 3). İkinci qoşulmada (2, b) -1 qalay işçi (nöqtə 1), bir sərbəst (nböqtə 2) və iki neytral – sabit t₁ temperaturlu qalay olur.
Göstərsək ki, TEHQ hər iki halda eynidir:



Əgər t=t_o, onda

Əgər


2, b zənciri üçün alarıq:

b urada


_{ } (2)
(2) tənliyi TEÇ-nin əsas tənliyinə (1) uyğun gəlir, uyğun olaraq, TEHQ-si TEÇ-də zəncirə üçüncü keçiricinin (naqilin) daxil edilməsində onun ucunda temperaturların bərabər olması səbəbindən dəyişmir. Bu nəticə istənilən sayda keçiricilər və ölçü cihazlarına şamil edilə bilər. Əksər hallarda ölçü cihazları termocütə 2, a sxemi üzrə birləşdirilir.
► Yuxarıda qeyd olunduğu kimi termoelektrik termometrlər dəstinə termocüt və ölçü cihazı (ÖC) ilə yanaşı uzadılan naqillər də daxil edilir. Bundan başqa bu naqillərin uzunluğu hər bir hal üçün fərdi olmaqla termocüt və ÖC-nın qarşılıqlı yerləşdirilməsindən asılıdır. Bu halda ölçü zəncirində iki əlavə keçirici: F və D ortaya çıxır (şəkil 3).

Şəkil 3. Uzadılan F və D naqilli TET-rin ölçü sxemi.

Qeyri-nəcib metallardan olan termometrlər üçün uzadılan naqillər termoelektrod materialları ilə eyni materiallardan hazırlanır, ancaq nəcib materiallardan olan termometrlər üçün uzadılan naqillərin ucuzluğuna nail olmaq üçün onları termometrdəki TEHQ-ə bərabər olan materialdan hazırlayırlar. Kompensasiya naqillərinin qeyri-düzgün qoşulmasından qaçınmaq üçün onun tellərinin rəngləri (izolyasiyasının) istifadə edilən materiallardan asılı olaraq müəyyən məxsusi rənglərə malik olur (Cədvəl 1).

Cədvəl 1. Kompensasiya naqillərinin xarakteristikası