Harorat o‘lchashning lyuminissent usuli

Harorat o‘lchashning lyuminissent usuli
Haroratlar o‘lchashning lyuminessent usullari negizida ba’zi bir
lyuminoforlarni lyuminessent nurlanish jadalliklarini haroratga bog‘liqligi yotadi.
Ular haroratni o‘lchovchi turli xildagi datchiklarda va termoqoplamalarda
qo‘llaniladi.
Zamonaviy tola - optik datchiklar laboratoriya va sanoat ob’ektlarida
ko‘pgina tavsiflarni o‘lchashga imkon beradi, shu jumladan haroratni ham.
Ulardan foydalanishning etarlicha qiyinligiga qaramay, u bunga o‘xshash
datchiklardan amaliyotda qo‘llashda bir qancha ustunliklarga ega:
44
-induksionsizligi (ya’ni, elektrmagnit ta’sirga duchor bo‘lmasligi);
datchiklarni kichik o‘lchamlari, elastikligi, mexanik jihatdan pishiqligi, zanglashga
yuqori bardoshliligi va hokazolar.
1.Issiqlik nurlanishi negizidagi datchik. Harorat o‘lchash uchun qurilma
sifatida issiqlik nurlanishi negizidagi tolali-optik datchiklardan foydalaniladi,
ularni mazmun-mohiyati quyidagilardan iborat: O‘rganilayotgan ob’ekt 0 K dan
katta haroratlarda, atomlar va molekulalarni issiqlik tebranishlari oqibatida issiqlik
nurlanishlarini chiqaradi.
Nurlanish energiyasi haroratni yuqorilashishi bilan ortib boradi, maksimal
nurlangan to‘lqinlar uzunligi esa kamayadi. O‘ziga xos ravishda, haroratni aniqlash
uchun to‘lqin uzunliklarida yoki to‘lqinlar diapozonida qora jismni qayd etilgan
issiqlik nurlanishi energiyasi uchun Plank formulasidan foydalanish mumkin.
Ushbu uslubni asosiy ustivorligi bo‘lib yuqori haroratlarni kontaktsiz
(tegmasdan) o‘lchash imkoniyatlari mavjud. O‘lchanayotgan haroratni
diapozonlariga qarab yorug‘lik detektorlari va optik tolalar tanlanadi. Tolali-optik
datchiklar uchun harorat o‘lchash oblastlari 400
o
S dan 2000
o
S oraliqlarda yotadi.
Infraqizil nurlarga mo‘ljallangan, to‘lqinlar uzunligi 2 mkm va undan ortiq
bo‘lgan optik tolalardan foydalanishda o‘lchashlarni yana ham pastroq
haroratlarda amalga oshirish mumkin.
2. YArimo‘tkazgichlar yorug‘ligini yutishga asoslangan datchik. YAna ba’zi
bir yarim o‘tkazgichlarni optik xossalariga asoslangan tolali-optik datchiklar
ham ma’lum. Foydalanlayotgan yarimo‘tkazgich optik yutilish spektrini
chegaralangan to‘lqin uzunligiga ega. To‘lqin uzunligi o‘tkazuvchinikiga
qaraganda qisqa bo‘lgan yorug‘lik uchun yutilish kuchayadi, bunda haroratni ortib
borishi bilan chegaralangan to‘lqin uzunliklari ko‘proq uzunliklardagi to‘lqinlar (
nm/K yaqin) tomonga siljiydi. YArim o‘tkazgich kristallga yutilish spektrini
ko‘rsatilgan chegaralari chekkalaridagi nurlanish spektri bo‘lgan yorug‘lik
manbaidan nur berilganda, datchikni yorug‘lik sezuvchan qismi orqali o‘tuvchi
yorug‘likning jadalliklari haroratni ortishi bilan pasayadi. Detektorni chiqarish
signali bo‘yicha, ko‘rsatilgan usulda haroratni qayd etish mumkin.
45
Ushbu uslubdan foydalanib ±0,5°S xatoliklarida 30°S dan 300°S gacha
oraliqlardagi haroratni o‘lchash mumkin.
3. Fluoressensiya asosidagi datchik. Ushbu datchik quyidagi yo‘sinda
qurilgan. Optik tolani qisqa yon tomonining yorug‘lik sezuvchi qismiga fluoressent
maxsul kiritilgan. Optik tolalar keltirib chiqargan ultra binafsha nurlar ta’sirida
vujudga kelgan fluoressent nurlanishlar xuddi shu tolalar bilan qabul qilinadi.
Haroratga xos signal haroratga kuchli qaram bo‘lgan to‘lqin uzunliklari signali
uchun fluoressent nurlanish jadalliklari qiymatlarini boshqa to‘lqin uzunlikdagi,
haroratga kam bog‘liq bo‘lgan signal jadalliklariga nisbatlarini hisoblab chiqish
yo‘li bilan namoyon etiladi.
Bunday datchiklar bilan haroratni o‘lchash oblastlari ±0,1°S xatoliklarda
50°S dan 200°S gacha oraliqlarda bo‘ladi. Tolali-optik datchiklardan foydalanish
o‘zining barcha jalb qiluvchanlik xususiyatlariga qaramay, faqatgina ob’ektdagi
maxalliy nuqtaning haroratini o‘lchashga imkon beradi va bu uni qo‘llash sohasini
bir qancha toraytiradi.
Issiqlikning elektromagnit nurlanish bo‘yicha haroratni o‘lchovchi va
foydalanish uchun qulay shaklda ma’lumot taqdim etuvchi asbob pirometr deb
aytiladi. Radiatsion pirometriya usullaridan foydalanuvchi infraqizil pirometrlar
nurlanish pirometrlari ichida eng keng tarqalgan pirometrlar hisoblanadi
(boshqacha nomlari — infraqizil termometr yoki infraqizil radiometr).
Konstruktiv jixatdan bunday pirometr, pirometrik uzaytirgichlarni hamda
analogli va raqamli ma’lumotlarni aks ettiruvchi qurilmani o‘zida mujassam etadi.
Infraqizil pirometrlarni ishlash prinsipi ob’ektdagi spektrni infraqizil qismidan
chiquvchi elektromagnit nurlanishlar amplitudasining mutlaq qiymatlarini
o‘lchashga hamda uni keyinchalik uni o‘lchangan qiymatini haroratga qayta hosil
qilishga asoslangan. Optik vidioizlovchisi bo‘lgan bunday pirometrni sxemasi 2.2-
rasmda tasvirlangan.
Optik tizimda fokuslashtirilgan issiqlik nuri datchikga tushadi (birlamchi
pirometrik o‘zgartirgich), natijada chiqishda o‘lchash ob’ektining harorati
qiymatiga proporsional bo‘lgan elektrik signal hosil bo‘ladi. Ushbu signal
46
elektron o‘zgartirgich orqali o‘tadi (ikkilamchi pirometrik o‘zgartirgich), o‘lchash-
hisoblash qurilmasiga tushadi va unda ishlov beriladi. Natija displeyda namoyon
bo‘ladi. Ob’ektni aniq haroratini olish uchun foydalanuvchiga faqat asbobni ulash,
uni o‘lchash ob’ektiga olib borish va tugmani bosish lozim bo‘ladi. O‘lchashni
amalda istalgan masofadan turib o‘tkazish mumkin, zamonaviy pirometrlarni
o‘lchash masofasini uzoqligi faqat o‘lchanadiga dog‘ni yuzasi va muxitni
shaffofligi bilan chegaralanadi. Pirometrlarni asosiy texnik tavsiflariga quyidagilar
kiradi:
- optik xal etish (optik xal etishi 2 dan 600± 1 bo‘lgan modellari mavjud);
- o‘lchanadigan haroratni diapazoni (max ot -50 dan 4000° C yoki kamroq);
-o‘lchanadigan xal etish — 1 yoki 0,1° C;
- aniqlik darajasi (optimal bo‘lgani ± 1,5%);
2.2-rasm. Pirometr qurilmasi: 1 — o‘lchash ob’ekti; 2 —issiqlik nurlanishi; 3 —
optik tizim; 4 — oyna; 5 — vidoizlovchi; 6 — vidoizlovchini o‘qi; 7 — o‘lchash-
hisoblash qurilmasi; 8 — korpus; 9 — elektron o‘zgartirgich; 10 — tugma; 11 —
datchik.
- tezkor harakatlanish (u zamonavitylarda juda yuqori — 1 sekunddan
kamroq);
- nurlanish koeffitsienti — o‘zgaruvchan yoxud qayd etilgan;
- mo‘ljalga olish uslubi — optik yoxud lazerli nishon.
Ushbu tavsiflarni batafsilroq ko‘rib chiqamiz.
|