2.4-Шi сурет. Салыстырудың дифференциалды әдiстерiнiң өлшемдерін iске асыруының схемалары

(2.4, б-шы сурет) дифференциалды орынбасу әдiсiнiң мәнi серiппелi салмақтардың сол кiрдiң бар жиынынан нұсқағыштың жанында белгiге орнайтын салмақтардың көрсетулерi өлшелетiн жүктiң оларына қоюдың жанында салмақтардың тиiстi көрсетуiн X қол жеткiзуге мүмкiндiк беретiн тiркестi құрауға болмаған жағдайындағы X-шы жүктi өлшеуін қарап шығып анықтауға болады. Дифференциалды үйлесу әдiсiнiң мәнi екi периодты процесстердiң сигналдарының сәйкес келуi толық емес болып табылады . Сонымен бiрге аталған жоғары екi периодты процесстердiң нәтижесi өзiмен ұсынатын өзара әрекеттесуiн периодты процессiнiң мiнездемелерiн өлшейдi.

Өлшеу әдістері  - нақты бір өлшеуіш міндет үшін таңдалған өлшеу қағидалары мен құралдарын пайдалану іс-әрекеттерінің жиынтығы. Өлшеу әдісі түсінігіне өлшеу қағидаларын теориялық негіздеумен қатар, өлшеу құралдарын қолдану іс-әрекеттерін әзірлеу де кіреді.

2. Температураны өлшеудің тәсілдері және принциптері.

Температура — физикалық шама, термодинамиканың күйін сипаттайтын объект (дене, жүйелер) және оның ішкі энергиясымен байланысқан. Қазіргі кезде термометрде температура шкаласының екеуінің біреуін қолдану қабылданған: Кельвин шкаласы мен Цельсий шкаласы. Осы екі шкалада термодинамикалық температура шкаласында базаланады, термодинамиканың екінші заңына негізделіп 1848 жылы Кельвинмен ұсынылған, және жылулық машина ретінде көрсетілген, карно циклы бойынша жұмыс істейді. Кельвин шкаласы мен Цельсий шкаласын айырады. Кельвин шкаласы абсолют­ты нолден басталады, ал бұл шкаланың бірлігі— 1 Кельвин (К) анықталады 1/273,16 термодинамиканың температурасы үштік нүкте бөлімі сулар. Кельвин шкаласындағы температураны Т әріпімен белгілейді.Температураны өлшеу құрылғысының екі түрі белгілі: дилатометрлік (лат. dilatare-кеңейту+греч. metreo-өлшеймін) және биметалдық.

Дилатометрлік құрылғының сезімтал элементі ішінде сызықты кеңейтілудің (мысалы, инвар деп аталатын қоспадан, фарфордан, кварцтан) аз коэффициентті материалынан дайындалған стержені бар жылулық сызықты кеңейтілудің (мысалы, латунь) максималды мүмкін коэффициенті металл түтік болып табылады. I дененің (түтік) ұзындығының температураға тәуелділігі мына теңдікпен өрнектеледі.

Биметалл термометрдің сезімтал элементі жанасу жазықтығында қайнатылған әр түрлі металлдың екі пластинасынан тұратын биметалл пластина болып табылады.

Шыны сұйықтықты термометр жұмысының негізінде жылыту кезіндегі сұйықтықты кеңейту жатыр. Осы сұйықтықтың (термометрлік сұйықтық) негізгі бөлігі шыны капиллярмен байланысқан шыны резервуарда орналасқан. Сұйықтықтың ұлғаюы келесі заңға бағынады:

Мұндағы V₀ — температура кезіндегі сұйық көлемі.

Шыны термометрлердің екі конструкциясы: қабаттасқан шкалалы термометр және таяқты термометр. Қабаттасқан шкалалы термометрлерде соңғысы сүт түсті шыныдан жасалған пластинаға қойылады және капиллярдың артында орналасады. Шкаласы бар капилляр мен пластина қорғаныс түтікте болады. Таяқты термометрде капилляр қалың бүйірлі капиллярлы түтік түрінде орындалады (сыртқы диаметр 6-8мм, ішкі-0,1-0,2 мм), ал шкала осы түтіктің сыртқы бетіне қойылған.

8.2-сурет. Термометрдің шыны сұйықтықты конструкциясы: I — резервуар; 2 — капилляр; 3 —шка­па; 4 — қорғайтын шыны трубка; 5 —капилляр тарылуы

Төмен температураларды өлшеу кезінде шыны термометрлерді термометрлік сұйықтық есебінде органикалық сұйықтықты ( изопентан, пентан, этил спирті, толуол және т.б.) қолданады, ал жоғары температура кезінде – ртуть қолданылады. Жоғары температураны өлшеу кезінде ртутьті бағанды кеңістік ртутьті қайнауын болдырмау үшін 10Мпа қысымда құрғақ инертті газбен (негізінен газбен) толтырылған. Шыны термометрлер 195-ден +1000⁰ С-ге дейін интервал мәнінде температураны өлшеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Термоэлектрлік түрлендіргіштің (ТЭТ) жұмысы әр түрлі металл мен жартылайөткізгіштерден дайындалатын екі электродтан дәнекерленген жылыту үшін айқындалатын термоэлектрлік эффектті қолдануға негізделген, осы электродтардың соңында термоэлектрлік қозғалатын күш деп аталатын электроқозғалушы күш пайда болады немесе электродтардың бос соңында тұйықталу кезінде электрлік ток ағып өтеді. Осы уақытта өлшеу техникасында металл электродты ТЭТ қолданылады. Оларды термоэлектрлік термометр немесе терможұп деп те атайды.

Температураны өлшеудің терморезистивті құралдарымен жұмыс кезінде температураның өзгерісі кезінде жартылайөткізгіштер мен металл кедергісін өлшеу эффектісі қолданылады. Металдарда бұл өзгерістер металл тордың байланысының бос электродтарымен анықталады. Температураны жоғарылатқан кезде өзінің теңелу жағдайы жанында ион торларының жылулық толқындары да жоғарылайды, ал бұл кристалл торда электрондардың шашырауының ұлғаюына және электрлік кедергінің жоғарылауына алып келеді. Термометр тәжірибесінде металл (температура өзгеруніңі түбегейлі диапазоны) мен жартылайөткізгіш (температура өзгеруінің аз диапазонында) үшін көп жағдайда кедергінің температураға сызықты тәуелділігі қолданылады. мұндағы t мен t₀ - аралық және бастапқы температурлар; R_t мен R₀ — температура кезінде кедергіні көрсету мағынасы t мен t₀сәйкес; а мен b — нақты металл үшін тұрақты коэффициенттер. Металл үшін а коэффициенті оң, ал жартылайөткізгіштерде – теріс болып табылады. Бұл температура өскенде металлдардың кедергісінің өзгеруіне алып келеді, ал жартылай өткізгіштерде – төмендейді. Сонымен қатар, жартылайөткізгіштердің а коэффициенті- металдарға қарағанда 5-7 есеге дейін артық болып табылады.Температураны өлшеу үшін қолданылатын терморезисторлар кедергі термометрі д.а. Кедергінің жартылайөткізгіш термометрін термисторлар д.а. Кедергінің термометрінің конструкциясы әр түрлі болып келеді.

Сурет. 8.4. Кедергiнiң термометрлерiнiң конструкциялары:1 — керамическая трубка; 2— платиновая спираль; 3— каналы трубки; 4— глазурь; 5— термометр кедергісін қысқарту орны; 6—өткізгіштер; 7— жартылай өткізгіш элемент; 8— шығыс; 9 — изолятор; 10 — кожух; 11 — қорғайтын лак жамылғысы; 12 — қорғайтын шыны трубка; 13 — шыны қорғайтын ұш; 14 — изоляциялы обойма; 15 — созушылықтар

Кедергінің металл термометрлерінде негізінен мыс, никель, кейінгі кезде платина қолданылады. Кедергінің металл термометрлерінде өлшенетін температура интервалы 200-ден +650⁰ С-қа дейін толқиды. Жартылайөткізгіш термометрлер цилиндрлер, дәрі, ортасында тесігі бар диск, ұсақ моншақ түрінде дайындалады. Жартылайөткізгіш термометрге арналған материал есебінде магний, кобальт, марганец, титан, мыс, германий қышқылдары қолданылады. Термистердің негізгі артықшылығы – кедергінің үлкен теріс температуралық коэффициенті. Сонымен қатар, оларда ерекше бөлек электрлік кедергісі болады, сондықтан өте кішкентай өлшемдегі термисторлар үлкен электрлік кедергіден (бірнеше килоом ) болады, ол өлшеуді жеңілдетеді және температурадан байланыс сымдарының кедергісін өзгертуді есептемеуге мүмкіндік береді. Жартылайөткізгішті диодты және транзисторлы термометрлермен жұмысының негізінде p-n өткел кедергісінің температураға жабық бағытта оны қосу кезіндегі тәуелділігі жатыр. Жабық бағытта p-n өткелді қосқан кезде ол арқылы кері ток деп аталатын кішкене (ампердің жүз немесе мың бөлігі) ток ағып өтеді. Мұнда 10-Т0 температура кезіндегі кері ток мәні.

Сурет. 8.5.Термометрлердің диодты және транзисторлы сұлбалары:

1 —стабилизирленген қорек көзі; 2 — өлшегіш құрал; 3 — қорғағыш қап.

3