Sıcaklık ölçümünün geçmişini biliyor musunuz? Endüstriyel ölçümle ilgili olarak, bu bilgiyi bilmelisiniz
Bölüm 1 Sıcaklık ölçümünün temel kavramı
1. Sıcaklık ölçümünün temel kavramı
Sıcaklık, bir maddenin içindeki çok sayıda molekülün rastgele hareketinin yoğunluğunu gösterir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, nesnenin içindeki moleküllerin termal hareketi o kadar yoğun olur.
2. Sıcaklık ölçeği
Termodinamik sıcaklık ölçeği (K)
Termodinamik sıcaklık ölçeği, termodinamiğin ikinci yasasına dayanan en bilimsel sıcaklık ölçeği olup, Kelvin tarafından termodinamik yasasına göre önerilmiştir, bu nedenle Kelvin sıcaklık ölçeği olarak da adlandırılır. Sembolü T ve birimi Kelvin (K) 'dir.
Lord William Thomson Kelvin Heykeli
1990 Uluslararası Sıcaklık Ölçeği (ITS-90)
1 Ocak 1990'dan bu yana, ITS-90 olarak anılan 1990 Uluslararası Sıcaklık Ölçeği dünya çapında benimsenmiştir. Bu sabit noktaları ölçmek ve yeniden oluşturmak için bir dizi sabit sıcaklık noktası, standart cihaz ve hesaplama formülü tanımlar, örneğin suyun üçlü noktası 273.16K'dır (0.01 ° C).
Üç, sıcaklık ölçümü ve sensör sınıflandırması
Amaca göre referans termometre ve endüstriyel termometre olarak ikiye ayrılabilir;
Ölçüm yöntemine göre temaslı tip ve temassız tip olarak ikiye ayrılabilir;
Çalışma prensibine göre, genleşme tipi, dirençli tip, termoelektrik tip, radyasyon tipi vb.
Çıkış moduna göre, kendi kendine üretim tipi ve elektriksiz ölçüm tipi vardır.
Birkaç sıcaklık ölçüm yöntemini tanıtın
Sıcaklık göstergesi boyası (renk değiştiren boya)
Termokupl sıcaklık ölçümünün temel avantajları:
1. Kendi kendini üreten bir sensördür: ölçüm yaparken harici güç kaynağı olmadan doğrudan hareketli bir bobinli aleti çalıştırabilir;
2. Geniş sıcaklık aralığı: alt sınır -270 'a ulaşabilir, üst sınır 1800 'un üzerine çıkabilir;
3. Her sıcaklık bölgesindeki termoelektrik potansiyel, Uluslararası Ölçüm Komitesi'nin standartlarına uygundur.
Bölüm 2 Termokupl Çalışma Prensibi
1. Termoelektrik etki
Deneyden teoriye: termoelektrik etki
1821'de Alman fizikçi Seebeck, kapalı bir devre oluşturmak için iki farklı metal kullandı ve temas noktalarından birini (bağlantı adı verilen) bir alkol lambasıyla ısıttı ve devreye yerleştirilen pusulanın saptırıldığını gördü (bu ne anlama geliyor?). İki alkol lambası aynı anda iki düğümü ısıtır, ancak pusulanın sapma açısı azalır (bu ne anlama geliyor?).
Açıktır ki pusulanın sapması, döngüde üretilen elektromotor kuvveti ve döngüde akan akım olduğunu gösterir Akımın gücü iki düğüm arasındaki sıcaklık farkı ile ilgilidir.
Düğüm tarafından üretilen termoelektrik potansiyelin mikroskobik açıklaması ve grafik sembolleri
İki farklı metal birbiriyle temas ettiğinde, farklı metallerdeki farklı serbest elektron yoğunluğu nedeniyle, serbest elektronların difüzyonu iki metal A ve B'nin temas noktasında meydana gelecektir. Serbest elektronlar, yüksek yoğunluklu metal A'dan düşük yoğunluklu metal B'ye yayılır, böylece A elektronları kaybeder ve pozitif yüklü olur ve B negatif yüklü elektronları alır, böylece termoelektrik potansiyel oluşturur.
Termoelektrik etkinin tanımı:
İki farklı malzemenin A ve B iletkenleri, kapalı bir döngü oluşturmak için seri olarak bağlanır.İki kontağın sıcaklığı farklı olduğunda, döngüde bir akım oluşturmak için bir termoelektrik potansiyel üretilir.Bu olay, termoelektrik etki olarak adlandırılır.
2. Termoelektromotor kuvveti (temas elektromotor kuvveti ve sıcaklık farkı elektromotor kuvveti)
Bölüm 3 Termokuplun malzemesi, yapısı ve tipi
1. Termokupl malzemesi
Metallerin termoelektrik etkisi prensibine göre, farklı malzemelerden herhangi iki iletken, bir termokupl oluşturmak için termoelektrotlar olarak kullanılabilir.
Pratik uygulamalarda, termoelektrot olarak kullanılan malzemeler aşağıdaki koşullara sahip olmalıdır:
(1) Geniş sıcaklık ölçüm aralığı;
(2) Kararlı performans;
(3) İyi fiziksel ve kimyasal özellikler;
2. Termokuplun yapısı
1) Genel endüstriyel montajlı termokuplun yapısı
Termokupl genellikle termod, izolasyon tüpü, koruyucu kılıf ve bağlantı kutusu gibi birkaç ana parçadan oluşur.
2. Termokuplun yapısı
2) Zırhlı termokuplun yapısı
Zırhlı termokupl üretim süreci: termoelektrot malzemesini ve yüksek sıcaklık yalıtım malzemesini metal koruyucu boruya önceden yerleştirin, aynı oranda sıkıştırma ve uzatma işlemini kullanın ve üçünü bir arada birleştirerek çeşitli çaplarda ve özelliklerde zırhlı çiftler yapın Ardından uygun uzunluğu kesin, çalışma ucunu kaynaklayın ve mühürleyin ve bağlantı kutusunu yumuşak ve ince zırhlı bir termokupl olacak şekilde yapılandırın.
Zırhlı termokupl özellikleri: Dahili termokupl teli dış havadan izole edilmiştir ve yüksek sıcaklık oksidasyonuna, düşük sıcaklıkta su buharı yoğunlaşmasına ve mekanik dış kuvvet etkisine karşı dirençlidir. Zırhlı termokupllar çok ince yapılabilir, küçük ve dar yerlerde sıcaklık ölçüm problemlerini çözebilir, şok direnci, bükülebilirlik ve ultra uzun avantajlara sahiptir.
Zırhlı termokupl yapısı
3) Aleve dayanıklı termokupl
Yapısal özellikler: Patlamaya dayanıklı termokuplun bağlantı kutusu, patlamaya dayanıklı özel bir yapı ile tasarlanmıştır.Bağlantı kutusu, belirli bir kalınlık, patlamaya dayanıklı boşluk ve yüksek mekanik mukavemete sahip, kalıp dökümlüdür; dişli patlamaya dayanıklı bir bağlantı yüzeyine sahiptir. Ve sızdırmazlık için bir sızdırmazlık halkası kullanın, bu nedenle ark bağlantı kutusunda serbest bırakıldıktan sonra dış ortamdaki tehlikeli gaza iletilmeyecek ve beklenen patlamaya ve patlamaya dayanıklı etki elde edilebilir.
Kullanım vesileleri: endüstriyel aleve dayanıklı termokupllar çoğunlukla kimya endüstrisi otomatik kontrol sistemlerinde kullanılır (çünkü kimyasal üretim tesislerinde, üretim alanlarına genellikle çeşitli yanıcı, patlayıcı ve diğer kimyasal gazlar veya buhar eşlik eder, sıradan termokupllar kullanıyorsanız, çok Güvenli değildir ve kolayca çevresel gaz patlamasına neden olabilir).
3. Termokupl türleri
1) Standart termokupl
K termokupl indeks tablosu
Tespit edilen üç termoelektrik potansiyeli karşılaştırarak, termoelektrik potansiyellerin doğrusal olup olmadığını görebilir miyiz?
Termokuplun termoelektrik potansiyelinden sıcak ucun sıcaklığı nasıl kontrol edilir
Soğuk bağlantı noktasını 0 ° C'ye ayarlayın ve aşağıdaki devredeki milivolt metrenin gösterge değerine ve K termokuplunun indeks tablosuna göre sıcak bağlantının tx sıcaklığını bulun.
5. Soğuk bağlantı telafisi
Termokupl tarafından üretilen elektrik potansiyeli her iki uçtaki sıcaklıkla ilişkili olduğundan, yalnızca soğuk bağlantının sıcaklığını sabit tutarak, termoelektrik potansiyel sıcak bağlantının ölçülen sıcaklığını doğru bir şekilde yansıtabilir.
Soğuk bağlantı sıcaklığının 0 ° C'de sabit olmasını sağlamak zor olduğu için, çoğunlukla aşağıdakiler olmak üzere bazı soğuk bağlantı telafisi önlemleri alınır: 1. Soğuk bağlantı sabit sıcaklık yöntemi
0 termostat
Termokuplun soğuk bağlantısını 0 ° C sıcaklıkta bir termostata yerleştirin. Laboratuvar veya hassas sıcaklık ölçümü için. (Buz banyosu yöntemi)
Diğer termostatlar
Sıcaklığı sabit tutmak ve ortam sıcaklığındaki dalgalanmalardan kaynaklanan hataları önlemek için termokuplun soğuk ucunu çeşitli termostatlara yerleştirin. Bu tip termostatın sıcaklığı 0 ° C değildir ve termokuplun soğuk bağlantı sıcaklığının düzeltilmesi gerekir.
Buz banyosu bağlantı şeması
1 Test edilecek sıvı boru hattı 2 Termokupl 3 Bağlantı kutusu 4 Dengeleme kablosu 5 Bakır tel 6 Milivoltmetre 7 Buz şişesi 8 Buzlu su karışımı 9 Test tüpü 10 Yeni soğuk uç
2. Telafi teli yöntemi
Malzeme fiyatının sınırlandırılmasından dolayı çok uzun yapılması imkansızdır.Soğuk ucun sıcaklık ölçüm nesnesinin sıcaklığından etkilenmemesi için soğuk ucun sıcaklık nesnesinden uzak tutulması gerekir.Bu, telafi teli kullanılarak yapılabilir.
Sözde dengeleme teli aslında, 0 ila 150 sıcaklık aralığında bağlanan termokupl ile aynı termoelektrik özelliklere sahip, farklı kimyasal malzeme bileşimlerine sahip bir çift teldir, ancak fiyatı nispeten ucuzdur.
Esasen sıcak elektrodun uzatılmasına eşdeğerdir. Ara sıcaklık yasasına göre, termokupl ve dengeleme telinin iki bağlantı sıcaklığı aynı olduğu sürece, termoelektromotor kuvvet çıkışı etkilenmeyecektir.
Aşağıda, telafi telinin işlevini göstermek için örnek olarak fırın sıcaklığı ölçümleri alınmıştır.
Fırın sıcaklığını ölçmek için nikel-krom-nikel-silikon termokupl kullanılıyorsa, sıcak uç 800 ° C, soğuk uç 50 ° C ve alet odası 20 ° C'dir.
İlk olarak tabloya ayrı ayrı bakın: E (800,0) = 33.277mV,
E (50,0) = 2.022mV, E (20,0) = 0.798mV.
Ardından, kompanzasyon olmadan ölçere termoelektrik potansiyel girişi:
E (800,50) = 33.277-2.022 = 31.255mV (751 'a eşdeğer),
Telafi telini kullandıktan sonra:
E (800,20) = 33.277-0.798 = 32.479mV (781 'ye eşdeğer),
3. Hesaplama düzeltme yöntemi
Ölçülen değer artı 0 ° soğuk bağlantı sıcaklığının termoelektrik potansiyeli artık bilgisayar tarafından otomatik olarak hesaplanabilir ve telafi edilebilir. Örneğin, sıcaklığı ölçmek için K tipi bir termokupl kullanın. Soğuk bağlantı 4040 ve ölçülen termoelektrik potansiyel 29.188 (mV). Ölçülen sıcaklığı T bulun.
Çözüm: bilinen e (t, 40) = 29.188 (mV)
E (40,0) = 1,611 (mV) kontrol edin
Yani E (t, 0) = 29.188 + 1.611 = 30.799 (mV)
K-tipi derecelendirme tablosunu kontrol edin ve şunu elde edin: T = 740
4. Köprü tazminat yöntemi
Termokuplun elektrik potansiyeli, sıcaklık ile doğrusal olmayan bir ilişkiye sahiptir; direnç ve sıcaklık arasındaki ilişki doğrusaldır, bu nedenle yaklaşık bir ilişkidir. Kompanzasyon prensibi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir: Şekildeki R1 ve R2'nin direnç değerleri diğer dirençlerden çok daha büyüktür, bu da köprü devresinin sabit akım özelliklerine sahip olmasını sağlar ve I1 = I2 = 0.5mA yapar;
Bu nedenle, çıkış voltajı:
U = e + URCM UR5
Termokuplun soğuk bağlantı sıcaklığındaki değişikliği telafi etmek için e ve URCM'nin zıt değişikliğini kullanın, otomatik kompanzasyon koşulu: e = I1RCMt
Köprü tazminat yöntemi
Köprü kompanzasyon yöntemi, soğuk bağlantının sıcaklık değişiminin neden olduğu termokuplun termoelektrik potansiyel değişim değerini otomatik olarak kompanse etmek için dengesiz köprünün ürettiği dengesiz gerilimi kullanır.Tanımlanmış termokuple karşılık gelen bir kompanzasyon köprüsü satın alabilirsiniz.
özet:
Bu sınıf, esas olarak, kullanımdaki termokuplların soğuk bağlantı kompanzasyon yöntemlerine ve sıcaklık tespitinde özel uygulama devrelerine odaklanarak, termokuplların prensiplerini ve türlerini ve bunların kullanımındaki temel yasaları gözden geçirmiştir.
