Reja: Termoelektrik termometrlar haqida umumiy ma‘lumotlar

Reja: Termoelektrik termometrlar haqida umumiy ma‘lumotlar
Termoelektrik xodisalar
Reja:
1.Termoelektrik termometrlar haqida umumiy ma‘lumotlar.
2.Termoelektr zanjirlar.
3.Uzatuvchi termoelektrod simlari.
Tayanch iboralar: Termoelektr termometr, termojuft, TEYK, issiq ulanma, sovuq ulanma, termoelektr zanjirlar.
1.Termoelektrik termometrlar haqida umumiy ma‘lumotlar.
Haroratni o’lchashning termoelektr usuli termoelektr termometr (termojuft) termo TEYK ining uning haroratiga bog’liqligiga asoslangan.
Bu asbob – 200 0C dan +2500 0C gacha haroratlarini o’lchashda texnikaning turli sohalarida ilmiy – texnikaviy ishlarda keng qo’llaniladi.
Termoelektr termometrlar yordamida haroratni o’lchash 1821 yilda Zeebek tomonidan kashf etilgan termoelektr hodisasiga asoslangan. Bu hodisa ikki xil metall simdan iborat zanjirda ularning kavsharlangan joyida haroratlar farqi hisobiga hosil bo’ladigan TEYK effektiga asoslangan (1-rasm)
Termojuftning o’lchanayotgan muhitga tegib turgan qismi t, 1 (issiq ulanma), o’zgarmas muhitdagi joyi 2 (sovuq ulanma) deyiladi. A va B lar termoelektrodlar deyiladi. Bunday kavsharlangan o’tkazgichlar termojuftlar deyiladi, ularda hosil bo’lgan EYK, termo elektr yurituvchi kuch (TEYK) deyiladi.
TEYK hosil bo’lish sababi erkin elektronlar zichligi ko’proq metalning erkin elektronlar zichligi kamroq metalga diffuziyasi bilan izohlanadi.
Ikki xil metal simning birikish joyida paydo bo’ladigan elektr maydon diffuziyaga qarshilik ko’rsatadi. Elektronlarning diffuzion o’tish tezligi elektr maydon ta‘sirida ularning qayta o’tish tezligiga teng bo’lganda harakatli muvozanat holati qaror topadi. Bu muvozanatda A va B metallar orasida potensiallar ayirmasi paydo bo’ladi.
Agar kavsharlangan o’tkazgichlar bir xil bo’lsa va ularning ikki uchi turlicha haroratda qizdirilsa, u holda o’tkazgichning issiqroq qismdan sovuqroq qismiga bush elektronlarning teskari yo’nalishdagi diffuziyasi jadalroq bo’ladi. Potensiallar ayirmasi elektronlarning issiqlik diffuziyasiga teskari yo’nalishda ta‘sir qiladi, buning natijasida muvozanat holati qaror topguncha o’tkazgichning issiqroq uchi (+) ishorada zaryadlanadi. Binobarin har xil A va B o’tkazgichlardan tashkil topgan eng sodda termoelektr zanjirda 4 ta turlicha TEYK hosil bo’ladi. Ya‘ni 2 ta TEYK A va B o’tkazgichlarning kavsharlangan uchida; 1 ta TEYK A o’tkazgichning uchida; 1 ta TEYK B o’tkazgichning uchida. Shuni nazarda tutib 1 – rasmda tasvirlagan zanjirdagi TEYKni aniqlash mumkin. Zanjirni soat strelkasiga teskari yo’nalishda kuzatsak quyidagicha natija chiqadi:
, (1)
bu erda - ikkala faktor ta‘siridagi jami TEYK; va - A va B o’tkazgichlar uchidagi potensiallar hamda haroratlar ayirmasi natijasida hosil bo’lgan TEYK.
Agar kavsharlangan uchlarning harorati bir xil bo’lsa TEYK nolga teng bo’ladi, chunki ikkala kavsharda ham hosil bo’lgan TEYK ning qiymati teng bo’lib, uzaro qarama-qarshi tomonga yo’nalgan bo’ladi, demak, bo’lsa,
, (2)
, (3)
(3) ni (1) ga qo’ysak,
, (4)
(4) tenglamadan ko’rinib turibdiki, TEYK 2 ta o’zgaruvchan va haroratning murakkab funksiyasidan iborat ekan.
Ulanmalardan birining harorati o’zgarmas, masalan bo’lsa, unda
, (5)
(5) ifoda mazko’r termojuft uchun darajalash yo’li bilan TEYK va harorat nisbatini topish, haroratni o’lchash masalasini teskari Еchish kerakligini, ya‘ni termojuftning TEYKini o’lchash bilan haroratning qiymatini aniqlash mumkinligini bildiradi.
O’lchash asbobini ulash uchun ulanmalardan biridagi zanjirini (2-rasm, a) yoki termoelektrodlardan birini o’zish (2-rasm, b) kerak.
Termojuft zanjiriga uchinchi C o’tkazgichni ulash variantlaridagi jamlangan TEYKini ko’rib chiqamiz 2-rasm, a dagi variant uchun:
(6)
, ya‘ni ulanmalar harorati teng bo’lsa
=0, (7)
bu tenglamadan ma‘lumki,
, (8)
(8) ni (6) ga qo’yib chiqsak (4) tenglama kelib chiqadi. 2-rasm, b dagi variant uchun:
, (9)
Agar va hisobga olinsa, (9) tenglama (4) tenglamaga aylanadi.
Bundan quyidagi muhim hulosa chiqarish mumkin: termojuftning zanjiriga uchlaridagi harorati bir xil bo’lgan uchinchi o’tkazgich ulanganda ham TEYK o’zgarmaydi. Demak, termojuft zanjiriga ulash simlari, o’lchov asboblari va qarshiliklarni ulash mumkin ekan.
Erkin uchlardagi harorati t0 ga bo’lganda tuzatish kiritish uchun termoelektr termometr hosil qiladigan termoEYK ga uchun E(t2, 0) ni qushish lozim; shunda termoEYK E(t, 0) qiymati topiladi:
+ Е(t0, 0)= Е(t, 0). (10)
Haroratni o’lchashga oid alohida masalalarni Еchish uchun termoelektr termometrlarni o’lchash asbobi bilan ulashning turli usullari qo’llaniladi
3-rasmda termoelektrni o’lchash asbobiga ulash sxemasi keltirilgan. Termoelektr komplektiga termojuft 1, ulash simi 2 va o’lchov asbobi 3 kiradi.
Termoelektr termometrlarni o’zgartirish koeffitsientini orttirish uchun bir necha termojuftlarni ketma-ket ulashda foydalaniladi. (3-rasm, b).
Ikki nuqta orasidagi harorat farqini o’lchash uchun differensial termoelektr termometr qo’llaniladi. U ikkita qarama-qarshi ulangan bir xil termometrlardan tuzilgan. (3–rasm, v).
MDX mamlakatlarida SEV (ST SEV 1059-78) standartlariga ko’ra quyidagi metall elektrodli termoelektr termometrlar qo’llaniladi. Ularning tavsiflari 1-jadvalda keltirilgan.
Standart termoelektr termometrlar
1-jadval
-
№
|
Termoelektr termometr termojufti turi
|
Darajalash belgisi, yangisi (eskisi)
|
O’lchash chegarasi, 0C
|
Yuqorigi o’lchash chegarasi, 0С
|
Uzok vaqt qo’llanil
ganda
|
Kiska vaqt qo’llanil
ganda
|
1
|
Miss –kopelli
|
-
|
-200
|
100
|
600
|
2
|
Miss-mis-nikelli
|
Т
|
-200
|
400
|
600
|
3
|
Temir-mis-nikelli
|
J
|
-200
|
700
|
900
|
4
|
Xromel-kopelli
|
(XK)
|
-50
|
600
|
800
|
5
|
Nikelxrom-mis-nikelli
|
Е
|
-100
|
700
|
900
|
6
|
Nikelxrom-nikel-alyuminiyli (xromel-alyumelli)
|
(XA)
|
-200
|
1000
|
1300
|
7
|
Platinorodiy (10%)-platinali
|
S(ПП)
|
0
|
1300
|
1600
|
8
|
Platinorodiy (30%)-
Platinarodiyli (6%)
|
В(ПР)
|
300
|
1600
|
1800
|
9
|
Volframreniy (5%)-
Volframreniyli (20%)
|
(ВР)
|
0
|
2200
|
2500
|
2.Termoelektr materiallar va o’zgartkichlar
Turli o’tkazgichlarning ixtiyoriy jufti termoelektr o’zgartkichni tashkil etishi mumkin, ammo har bir juftlik ham amalda qo’llanishga yarayvermaydi. Buning uchun materiallar yuqori haroratlar ta‘siriga chidamlilik, TEYK ning vaqt bo’yicha o’zgarmasligi, uning iloji boricha katta qiymatga ega bo’lishi va haroratga bir qiymatli bog’liqligi, qarshilik harorat koeffitsientining katta bo’lmasligi va katta elektr o’tkazuvchanlik kabi xususiyatlarga ega bo’lishi kerak.
Barcha materiallar va qotishmalar uchun TEYKning haroratga funktsional bog’liqligi murakkab bo’lib, uni analitik ifodalash ancha qiyin. Platinorodiy-platina jufti bundan mustasnodir. Bu juftlik uchun TEYK bilan harorat orasidagi bog’lanish 300 0C dan 1300 0C gacha bo’lgan oralikda sovuq ulanma harorati 0 0C bo’lganda Etarlicha aniqlikda parobolaga mos keladi:
, (11)
bunda a, b va c surma (630,5 0C), kumush (960,8 0C) va oltin (1068,0 0C) larning kotish harorati bo’yicha aniqlangan doimiylar.
Xromel-kopelli (56% Si + 44 % Ni) termoelektr termometrlar standart termometrlar orasida eng katta o’zgartish koeffitsientiga ega (70-90мкВ/0С) Termoelektrod diametri 1mm dan kam bo’lgan termometrlar uchun chegaraviy qo’llanish davri 600 dan kam, va masalan, diametri 0,2…0,3 mm bo’lgan termoelektrodlar uchun faqat 400ni tashkil etadi. Yuqorigi o’lchash chegarasi kopelli elektrodlar xarakteristkalarining barqarorligiga bog’liq.
Nikelxrom – nikel-alyuminiyli (94% Ni + 2% Al + 2,5% Mn + 1%Si + 0,5% qushilma) termometrlar turli muhit haroratlarini keng chegaralarda o’lchash uchun qo’llaniladi. Qo’llanishning yuqorigi chegarasi termoelektrod diametriga bog’liq. Diametri 3-5mm bo’lgan termoelektrodlar uchun qo’llanishning yuqorigi chegarasi nikel-xrom-nikel-alyuminiyli termometrlarda 1000 ni tashkil etadi. 0,2-0,3 mm diametr uchun 600 dan ortiq emas.
Platinorodiy (90% platina + 10% rodiy) – platinali termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida 0 dan 1300 harorat oralig’ida, qisqa vaqt davomida 1600 gacha bo’lgan oraliqda ishlashi mumkin.
Platinorodiy (30% rodiyli) – platinarodiyli (6% rodiyli) termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida haroratlarning +300 dan to 1600 gacha oralig’ida, qisqa vaqt davomida 1800 gacha qo’llaniladi.
Termoelektr generator termoelektr sovitgich va turli o’lchov asboblarida yarim o’tkazgichli termojuftlar ishlatiladi. Ularning TEYKi metall va metall qotishmalardan ishlangan oddiy termojuftlar TEYKdan 5-10 marta ko’p. Bu termojuftlarda termoelektrod materiallari sifatida ZnSb va CdSb qotishmalari ishlatiladi.
3.Uzatuvchi termoelektrod simlari
Termoelektr termometrlarni o’lchov asbobi bilan ulaydigan simlar shunday materialdan tayyorlanadiki, ular o’zaro juft bo’lib, o’zlari ulangan termoelektr termometrlar hosil qiladigan EYKni (usha haroratlarda) hosil qiladi. Harorat 100 dan oshganda termoelektr termometr va ulaydigan simlarning xususiyatlari bir-biridan farq qiladi. Odatda ulaydigan simlarning harorati yuqori bo’lmaydi. Agar uzaytiruvchi simlar termometrniki kabi darajalash tavsifiga ega bo’lsa, termojuftning erkin uchlarini ulash simlari bilan ulaydigan joylarida ulanmalarning paydo bo’lishi natijasida paydo bo’ladigan «parazit» TEYK hosil bo’lishini oldi olinadi.
Uzaytiruvchi termoelektrod simlar bir va ko’p simli qilib, izolyatsiyada va tashqi qoplama yoki qobiqlik qilib ishlanadi. Izolyatsiyalash uchun polivinxlorid, polietilen-tereftalat va ftoroplast plyonklardan foydalaniladi. Izolyatsiyadan tashqari simlar ko’pincha polivinxlorid qobiq yoki lavsan ip yoxud shisha ip bilan chirmab uraladi.
Agar tashqi elektr, magnit maydondan va mexanik ta‘sirdan saqlanish talab etilsa unda, mis, pulat simli qoplama yoki ekranlar qo’llaniladi.
Har bir sim materiali izolyatsiyaning o’z rangiga yoki simlarning o’ramasida va qoplamasi rangidagi simlarga ega bo’ladi. 2-jadvalda termoparlar, tavsiya etiladigan termoelektrod simlar, ularning belgilari va ranglari keltirilgan.
Tavsiya etiladigan uzaytiruvchi termoelektrod simlar
2-jadval
-
№
|
Termojuft
|
Uzaytiruvchi termoelektrod simlari
|
Belgilari
|
Juft-simlar
|
Rangi
|
1
|
Mis-kopelli
|
МК
|
Miss-kopel
|
Qizil-sariq
|
2
|
Mis-nikelli
|
М
|
Miss-konstantan
|
Qizil-jigarrang
|
3
|
Xromel-kopelli
|
ХК
|
Xromel-kopel
|
Binafsha-sariq
|
4
|
Nikelxrom-nikel alyuminiyli
|
М
|
Miss-konstantan
|
Qizil-jigarrang
|
МТ-НМ
|
Miss-titan-nikel mis
|
Qizil-yashil
|
5
|
Platinorodiy-platinali
|
П
|
Miss qotishma termojuft
|
Qizil-yashil
|
6
|
Volframreniy-volframreniyli
|
М-МН
|
Miss-qotishma, MN, 2, 4
|
Qizil-kuk
|
|