არსებობს მრავალი განსხვავებული მოწყობილობა და მექანიზმი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ ტემპერატურა. ზოგიერთი მათგანი გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ზოგი - სხვადასხვა ფიზიკური კვლევისთვის, წარმოების პროცესებში და სხვა ინდუსტრიებში.
ერთ-ერთი ასეთი მოწყობილობაა თერმოწყვილი. ამ მოწყობილობის მუშაობის პრინციპს და სქემას განვიხილავთ შემდეგ განყოფილებებში.
თერმოწყვილის მუშაობის ფიზიკური საფუძველი
თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება ჩვეულებრივ ფიზიკურ პროცესებს. პირველად, ეფექტი, რომელზეც მუშაობს ეს მოწყობილობა, შეისწავლა გერმანელმა მეცნიერმა თომას ზებეკმა.
ფენომენის არსი, რომელსაც ემყარება თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპი, ასეთია. დახურულ ელექტრულ წრეში, რომელიც შედგება სხვადასხვა ტიპის ორი გამტარისგან, გარემოს გარკვეულ ტემპერატურაზე ზემოქმედებისას წარმოიქმნება ელექტროენერგია.
მიღებული ელექტრული ნაკადი და გამტარებზე მოქმედი გარემოს ტემპერატურა წრფივ კავშირშია. ანუ რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტია თერმოწყვილის მიერ წარმოებული ელექტრული დენი. Ზეეს არის თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპი და წინააღმდეგობის თერმომეტრი.
ამ შემთხვევაში, ერთი თერმოწყვილის კონტაქტი მდებარეობს იმ ადგილას, სადაც აუცილებელია ტემპერატურის გაზომვა, მას უწოდებენ "ცხელს". მეორე კონტაქტი, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ - "ცივი", - საპირისპირო მიმართულებით. გაზომვისთვის თერმოწყვილების გამოყენება დასაშვებია მხოლოდ მაშინ, როცა ოთახში ჰაერის ტემპერატურა უფრო დაბალია, ვიდრე გაზომვის ადგილას.
ეს არის თერმოწყვილის მუშაობის მოკლე დიაგრამა, მუშაობის პრინციპი. თერმოწყვილების ტიპები განხილული იქნება შემდეგ ნაწილში.
თერმოწყვილების ტიპები
ყველა ინდუსტრიაში, სადაც საჭიროა ტემპერატურის გაზომვა, თერმოწყვილი არის მთავარი აპლიკაცია. ამ დანადგარის სხვადასხვა ტიპების მოწყობილობა და მუშაობის პრინციპი მოცემულია ქვემოთ.
ქრომელ-ალუმინის თერმოწყვილები
ეს თერმოწყვილების სქემები უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენება სხვადასხვა სენსორებისა და ზონდების წარმოებისთვის, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ ტემპერატურა სამრეწველო წარმოებაში.
მათი განმასხვავებელი ნიშნებია საკმაოდ დაბალი ფასი და გაზომილი ტემპერატურის უზარმაზარი დიაპაზონი. ისინი საშუალებას გაძლევთ დააფიქსიროთ ტემპერატურა -200-დან +13000 გრადუს ცელსიუსამდე.
არ არის მიზანშეწონილი მსგავსი შენადნობებით თერმოწყვილების გამოყენება მაღაზიებში და ობიექტებში ჰაერში მაღალი გოგირდის შემცველობით, რადგან ეს ქიმიური ელემენტი უარყოფითად მოქმედებს როგორც ქრომზე, ასევე ალუმინს, რაც იწვევს მოწყობილობის გაუმართაობას.
Chromel-Kopel თერმოწყვილები
თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპი, რომლის საკონტაქტო ჯგუფი შედგება ამ შენადნობებისგან, იგივეა.მაგრამ ეს მოწყობილობები ძირითადად მოქმედებენ თხევად ან აირისებრ გარემოში, რომელსაც აქვს ნეიტრალური, არა აგრესიული თვისებები. ზედა ტემპერატურის ინდექსი არ აღემატება +8000 გრადუს ცელსიუსს.
გამოიყენება მსგავსი თერმოწყვილი, რომლის პრინციპი საშუალებას იძლევა მისი გამოყენება ნებისმიერი ზედაპირის გაცხელების ხარისხის დასადგენად, მაგალითად, ღია კერის ღუმელების ან სხვა მსგავსი სტრუქტურების ტემპერატურის დასადგენად.
რკინა-კონსტანტინის თერმოწყვილები
თერმოწყვილში კონტაქტების ეს კომბინაცია არ არის ისეთი გავრცელებული, როგორც პირველი განხილული ჯიშებიდან. თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპი იგივეა, მაგრამ ამ კომბინაციამ კარგად გამოიჩინა თავი იშვიათ ატმოსფეროში. გაზომილი ტემპერატურის მაქსიმალური დონე არ უნდა აღემატებოდეს +12500 გრადუს ცელსიუსს.
თუმცა, თუ ტემპერატურა +7000 გრადუსზე მაღლა დაიწყებს აწევას, არსებობს გაზომვის სიზუსტის დარღვევის საშიშროება რკინის ფიზიკური და ქიმიური თვისებების ცვლილების გამო. არის თერმოწყვილის რკინის კონტაქტის კოროზიის შემთხვევებიც კი, წყლის ორთქლის არსებობისას გარემო ჰაერში.
პლატინორიდიუმ-პლატინის თერმოწყვილები
ყველაზე ძვირადღირებული თერმოწყვილი წარმოებისთვის. მოქმედების პრინციპი იგივეა, მაგრამ ის განსხვავდება მისი კოლეგებისგან ძალიან სტაბილური და საიმედო ტემპერატურის მაჩვენებლებით. აქვს შემცირებული მგრძნობელობა.
ამ მოწყობილობების მთავარი გამოყენება არის მაღალი ტემპერატურის გაზომვა.
ვოლფრამი-რენიუმის თერმოწყვილები
ასევე გამოიყენება ულტრა მაღალი ტემპერატურის გასაზომად.მაქსიმალური ლიმიტი, რომელიც შეიძლება დაფიქსირდეს ამ სქემის გამოყენებით, აღწევს 25 ათას გრადუს ცელსიუსს.
მათი განაცხადი მოითხოვს გარკვეული პირობების დაცვას. ამრიგად, ტემპერატურის გაზომვის პროცესში აუცილებელია გარემომცველი ატმოსფეროს სრული აღმოფხვრა, რაც ჟანგვის პროცესის შედეგად უარყოფითად მოქმედებს კონტაქტებზე.
ამისთვის, ვოლფრამი-რენიუმის თერმოწყვილები, როგორც წესი, მოთავსებულია დამცავ გარსაცმებში, რომლებიც სავსეა ინერტული გაზით, მათი ელემენტების დასაცავად.
ზემოთ განხილული იყო თითოეული არსებული თერმოწყვილი, მოწყობილობა, მისი მოქმედების პრინციპი, გამოყენებული შენადნობების მიხედვით. ახლა განიხილეთ დიზაინის ზოგიერთი მახასიათებელი.
თერმოწყვილების დიზაინი
არსებობს თერმოწყვილების დიზაინის ორი ძირითადი ტიპი.
- საიზოლაციო ფენით. თერმოწყვილის ეს დიზაინი ითვალისწინებს მოწყობილობის სამუშაო ფენის იზოლაციას ელექტრული დენისგან. ეს განლაგება საშუალებას აძლევს თერმოწყვილს გამოიყენოს პროცესში შეყვანის მიწიდან იზოლირების გარეშე.
- საიზოლაციო ფენის გამოყენების გარეშე. ასეთი თერმოწყვილების დაკავშირება შესაძლებელია მხოლოდ საზომ სქემებთან, რომელთა შეყვანა არ არის შეხება მიწასთან. თუ ეს პირობა არ დაკმაყოფილდება, მოწყობილობა შეიმუშავებს ორ დამოუკიდებელ დახურულ წრეს, რაც გამოიწვევს თერმოწყვილების არასწორი ჩვენებას.
სამოგზაურო თერმოწყვილი და მისი გამოყენება
არის ცალკეერთგვარი ეს მოწყობილობა, სახელწოდებით "გაშვებული". ახლა უფრო დეტალურად განვიხილავთ მოძრავი თერმოწყვილის მუშაობის პრინციპს.
ეს დიზაინი ძირითადად გამოიყენება ფოლადის ღვეზელის ტემპერატურის დასადგენად მისი დამუშავების დროს ბრუნვის, საღეჭი და სხვა მსგავსი მანქანებზე.
აღსანიშნავია, რომ ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ჩვეულებრივი თერმოწყვილის გამოყენებაც, თუმცა, თუ წარმოების პროცესი მოითხოვს მაღალ ტემპერატურულ სიზუსტეს, ძნელია მოქმედი თერმოწყვილის გადაჭარბება.
ამ მეთოდის გამოყენებისას, მისი საკონტაქტო ელემენტები წინასწარ შედუღებულია სამუშაო ნაწილზე. შემდეგ, ბლანკის დამუშავების დროს, ეს კონტაქტები მუდმივად ექვემდებარება საჭრელის ან აპარატის სხვა სამუშაო ხელსაწყოს მოქმედებას, რის შედეგადაც შეერთება (რომელიც მთავარი ელემენტია ტემპერატურის გაზომვისას) თითქოს „გაშვებულია“.” კონტაქტების გასწვრივ.
ეს ეფექტი ფართოდ გამოიყენება ლითონის დამუშავების ინდუსტრიაში.
თერმოწყვილების დიზაინის ტექნოლოგიური მახასიათებლები
სამუშაო თერმოწყვილების სქემის დამზადებისას დუღდება ორი ლითონის კონტაქტი, რომელიც მოგეხსენებათ სხვადასხვა მასალისგან არის დამზადებული. შეერთებას ეწოდება შეერთება.
აღსანიშნავია, რომ არ არის აუცილებელი ამ კავშირის გაკეთება შედუღების გამოყენებით. უბრალოდ გადაატრიალეთ ორი კონტაქტი ერთად. მაგრამ წარმოების ასეთ მეთოდს არ ექნება სანდოობის საკმარისი დონე და ასევე შეიძლება დაუშვას შეცდომები ტემპერატურის გაზომვისას.
თუ გჭირდებათ სიმაღლის გაზომვატემპერატურაზე, ლითონების შედუღება იცვლება მათი შედუღებით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ხშირ შემთხვევაში შეერთებისას გამოყენებული დნობის წერტილი აქვს დაბალი დნობის წერტილი და იშლება მისი გადაჭარბებისას.
შედუღებული სქემები უძლებს უფრო ფართო ტემპერატურის დიაპაზონს. მაგრამ კავშირის ამ მეთოდს ასევე აქვს თავისი ნაკლოვანებები. შედუღების პროცესის დროს მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებისას ლითონის შიდა სტრუქტურა შეიძლება შეიცვალოს, რაც გავლენას მოახდენს მიღებული მონაცემების ხარისხზე.
გარდა ამისა, თერმოწყვილის კონტაქტების მდგომარეობის მონიტორინგი უნდა მოხდეს მისი მუშაობის დროს. ასე რომ, წრეში ლითონების მახასიათებლების შეცვლა შესაძლებელია აგრესიული გარემოს ზემოქმედების გამო. შეიძლება მოხდეს მასალების დაჟანგვა ან ინტერდიფუზია. ასეთ ვითარებაში, თერმოწყვილის მუშაობის წრე უნდა შეიცვალოს.
თერმოწყვილების შეერთების ტიპები
თანამედროვე ინდუსტრია აწარმოებს რამდენიმე დიზაინს, რომლებიც გამოიყენება თერმოწყვილების წარმოებაში:
- ღია კვანძი;
- იზოლირებული შეერთებით;
- დამიწებული შეერთებით.
ღია შეერთების თერმოწყვილების თვისება არის ცუდი წინააღმდეგობა გარე გავლენის მიმართ.
შეიძლება გამოიყენოთ შემდეგი ორი ტიპის დიზაინი აგრესიულ გარემოში ტემპერატურის გაზომვისას, რომლებიც დამღუპველად მოქმედებს კონტაქტურ წყვილზე.
გარდა ამისა, ინდუსტრია ამჟამად ითვისებს თერმოწყვილების წარმოების სქემებს ნახევარგამტარული ტექნოლოგიების გამოყენებით.
გაზომვის შეცდომა
თერმოწყვილის გამოყენებით მიღებული ტემპერატურის ჩვენებების სისწორე დამოკიდებულია საკონტაქტო ჯგუფის მასალაზე, ასევე გარე ფაქტორებზე. ეს უკანასკნელი მოიცავს წნევას, რადიაციულ ფონს ან სხვა მიზეზებს, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს იმ ლითონების ფიზიკურ-ქიმიურ პარამეტრებზე, საიდანაც ხდება კონტაქტები.
გაზომვის შეცდომა შედგება შემდეგი კომპონენტებისგან:
- შემთხვევითი შეცდომა გამოწვეული თერმოწყვილის წარმოების პროცესით;
- შეცდომა გამოწვეული "ცივი" კონტაქტის ტემპერატურული რეჟიმის დარღვევით;
- შეცდომა გამოწვეული გარე ჩარევით;
- საკონტროლო აღჭურვილობის შეცდომა.
თერმოწყვილების გამოყენების სარგებელი
ამ ტემპერატურის კონტროლის მოწყობილობების გამოყენების უპირატესობები, განურჩევლად გამოყენებისა, მოიცავს:
- მაჩვენებლების დიდი დიაპაზონი, რომელიც შეიძლება ჩაიწეროს თერმოწყვილის გამოყენებით;
- თერმოწყვილის შეერთება, რომელიც უშუალოდ მონაწილეობს კითხვებზე, შეიძლება დადგეს უშუალო კონტაქტში საზომ წერტილთან;
- თერმოწყვილები არის მარტივი წარმოება, გამძლე და გრძელვადიანი.
ტემპერატურის გაზომვის უარყოფითი მხარეები თერმოწყვილებით
თერმოწყვილის გამოყენების უარყოფითი მხარე მოიცავს:
- თერმოწყვილის "ცივი" კონტაქტის ტემპერატურის მუდმივი მონიტორინგის საჭიროება. ეს არის გამორჩეულისაზომი ხელსაწყოების დიზაინის თავისებურება, რომელიც დაფუძნებულია თერმოწყვილზე. ამ სქემის მოქმედების პრინციპი ავიწროებს მისი გამოყენების ფარგლებს. მათი გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გარემოს ტემპერატურა უფრო დაბალია, ვიდრე ტემპერატურა საზომი წერტილით.
- თერმოწყვილების წარმოებაში გამოყენებული ლითონების შიდა სტრუქტურის დარღვევა. ფაქტია, რომ გარე გარემოზე ზემოქმედების შედეგად კონტაქტები კარგავენ ერთგვაროვნებას, რაც იწვევს შეცდომებს მიღებულ ტემპერატურულ მაჩვენებლებში.
- გაზომვის პროცესში თერმოწყვილების საკონტაქტო ჯგუფი ჩვეულებრივ ექვემდებარება გარემოს უარყოფით გავლენას, რაც იწვევს პროცესის დარღვევას. ეს კვლავ მოითხოვს კონტაქტების დალუქვას, რაც იწვევს ასეთი სენსორების მოვლის დამატებით ხარჯებს.
- არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღების ზემოქმედების რისკი თერმოწყვილზე, რომლის დიზაინი ითვალისწინებს ხანგრძლივი კონტაქტის ჯგუფს. ამან შესაძლოა გავლენა იქონიოს გაზომვის შედეგებზეც.
- ზოგიერთ შემთხვევაში, დარღვეულია წრფივი კავშირი ელექტრული დენის, რომელიც ხდება თერმოწყვილსა და ტემპერატურას შორის გაზომვის ადგილზე. ეს სიტუაცია მოითხოვს საკონტროლო აღჭურვილობის დაკალიბრებას.
დასკვნა
მიუხედავად ნაკლოვანებებისა, თერმოწყვილების გამოყენებით ტემპერატურის გაზომვის მეთოდმა, რომელიც პირველად გამოიგონეს და გამოსცადეს მე-19 საუკუნეში, ფართო გამოყენება ჰპოვა თანამედროვე ინდუსტრიის ყველა დარგში.
გარდა ამისა, არის აპლიკაციები, სადაც გამოიყენება თერმოწყვილებიარის ერთადერთი გზა ტემპერატურის მონაცემების მისაღებად. და ამ მასალის წაკითხვის შემდეგ, თქვენ სრულად გაიგეთ მათი მუშაობის ძირითადი პრინციპები.
