Бақылау, өлшеу құралдарының сезгіштігі

Электромагниттік  өлшеу құрылғылардың артықшылығы - құрылғының қарапайымдығы және сенімді  жұмыс мүмкіндігі, өлшенетін сыртқы шамалардың өзгерісіне тез бейімделіп отырады, тұрақты да, айнымалы токтарды да өлшей береді.  

Электромагниттік  өлшеу құрылғылардың кемшілігі - өлшеу дәлдігі төмен, токты көп тұтынады, шкалалары біртекті емес, сезгіштігі төмен, осы себепті токтың аз мәндерін өлшеуге жарамсыз, жұмыс жиілігі төмен - 8000 Гц. 

  

Электродинамикалық  өлшеу құралдары 

Электродинкамикалық өлшеу құралдары жұмыс принципі тогы бар өткізгіштердің өзара әсерлесуіне негізделген. Егер екі өткізгіштің токтары бір бағытта болса, онда өткізгіштер тартылады, әр бағытта болса - тебіледі. 

16-сурет 

Бұл жүйе екі  катушкадан тұрады: 2 қозғалмайтын және қозғалатын 3 катушкалар. Қозғалмайтын катушка өзара тізбектей жалғанған екі секциядан тұрады. Қозғалатын катушка оське бекітілген және қозғалмайтын катушканың ішінде айнала алады. Оське спираль 1 серіппелер бекітілген. Оське сондай-ақ 4 көрсеткіш стрелка және 5 дірілбасқыш орнатылған. Дәлдік класын арттыру үшін қозғалатын катушканы жіңішке изоляцияланған, 0,5 А токқа есептелген сымнан дайындайды. 

Электродинамикалық  өлшеу құралдарының жұмыс дәлдігі  жоғары, себебі онда ферромагниттік өзекшелер  жоқ, осы себепті айнамалы да, тұрақты да токты өлшеуге қолданылады. Айнамалы токты өлшеу құралдарының ішінде электродинамикалық құрылғылар ең дәлі болып табылады. Олар негізінен тасымалданатын болып дайындалады. Олардың қызмет дәлдігі мына себептен: құрылғының қозғаламалы бөлігін айналысқа келтіру үшін ауа арқылы әсер ететін магнит ағындары пайдаланылады. Ал бұл жағдай құйынды токтар, гистерезис туғызбайды да, қателіктер туындамайды.  

Электродинамикалық  өлшеу құралдарының кемшілігі - сыртқы магнит өрісінен көрсетуінің ауытқуы, себебі өзінің магнит өрісі әлсіз болып келеді. Сонымен қатар бұл құралдар сыртқы өлшенетін көздерді тез өзгерткенде бейімделіп үлгермейді. Себебі қозғалатын катушкаға ток жіңішке спираль серіппелер арқылы түседі. Сонымен қатар, құрылғы көп қуат тұтынады. Өйткені, оның магнит өрісі аз болғандықтан, оны күшейту үшін қозғалатын және қозғалмайтын катушкалардың орамдар саны көп болып дайындалған.  

  

  

№7 дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Көлемдік шестернялы  есептеуіштердің жұмыс тәсілі 

2.  Шестеренкалар кіріс және шығыс арналарындағы қысымдар 

3. Екі шестерняның  кез-келген мезеттегі моменттерінің  ауысуы 

Есептеуіштің  бұл түрі өлшегіш камерадан тұрады. Оның ішінде сопақ пішінді шестеренкалар  орналасқан. Солар арқылы камерадан  сұйықтың белгілі көлемі ығыстырылып шығарылады. Шестеренкалар кіріс және шығыс арналарындағы қысымдардың айырмасы есебінен айналысқа түседі.  

Мұндай есептеуіштер суретте көрсетілген: 
 
 

17-сурет 

17-а суретте  2 шестеренканың га беті камераға  кіретін сұйықтың қысымына ұшырайды. Ал оған тең вг беті шығатын сұйық қысымына ұшырайды. Бұл қысым кірістікінен аз. Қысымдардың осы айырмасы 2 шестеренканы сағат тілімен айналдыратын момент тудырады. Бұл кезде 1 қуыстан және 3 шестеренканың астындағы сұйықтар шығыс түтікке ығысады. 3 шестеренканың айналдырушы моменті нөлге тең, себебі а1г1 және г1в1 беттер ауданы бірдей және оларға түсірілетін қысымдар бірдей. Осы себепті 2 шестеренка тартушы, ал 3 шестеренка ілесуші болып табылады. 

17-б суреттегі  аралық күйде 2 шестеренка бұрынғы  бағытта айналуын жалғастырады, бірақ оның айналдырушы моменті а) жағдайдан әлсіз, себебі дг беттің (д - шестернялардың жанасу нүктесі) қысымы оған кері әсер етеді. 3 шестерняның а1в1 беттері кіріс ағынның, ал в1б1 шығыс ағынның қысымына ұшырайды. Бұл шестерня сағат тіліне қарсы айналдырушы моментке ұшырайды. Бұл кезде екі шестерня да тартушы болып табылады.  

Екінші жағдайда (17-в сурет) 3 шестерня жоғары деңгейлі айналдырушы моментке ұшырап, тартушыға  айналады. Ал айналдырушы моменті  нөлге тең 2 шестерня ілесушіге айналады.  

Ал екі шестерняның  кез-келген мезеттегі моменттерінің  суммасы тұрақты болып қалады. 

Шестернялардың  толық айналымы аралығында (есептеуіш  жұмысының бір циклы) 1 және 4 қуыстар  екі рет толып, екі рет босайды. Осы қуыстардан ығысқан сұйықтың төрт дозасы есептеуіштің өлшеу көлемін құрайды.  

  

№8 дәріс тақырыбы: .2с 

  

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Жылу энергиясын  пайдаланатын және тұтынатын  процесстер 

2.  Теплотехникалық  өлшеулердің қолданылу аясы 

3. Сынап құйылған  ыдысқа дәнекерленген түтік түріндегі  барометр жұмыс принципі 

Теплотехникалық өлшеулер жылу энергиясын пайдаланатын және тұтынатын процесстердегі физикалық  шамаларды өлшеуге арналған. Олар таза жылулық шамаларды (температура, жылулық энергия) және кейбір басқа  да шамаларды анықтауға арналған. Энергетикалық кешендерде теплотехникалық өлшеулер әр кезде электр станцияларындағы құрылғылардың жұмысы мен жай-күйін бақылап тұру үшін қолданылады. Теплотехникалық өлшеулер автоматтандырылған жүйелерде кең қолданылады. Мысалға: автоматты түрде реттеу және басқару, технологиялық сақтандыру, сигнализация, т. б. 

Жылыту жүйелерінің  жұмысы да теплотехникалық өлшеулерсіз  мүмкін емес.  

Қазіргі теплотехникалық  өлшеу құралдары электрлік емес шамаларды электрлік өлшеуге  негізделген. Өлшеудің бұл принципі электрлік және электрлік емес шамалардың арасына сандық байланыс орнатуға негізделген және мәліметтерді алыс қашықтыққа беруге мүмкіндік береді. Ал пневматикалық өлшеу құралдары жарылыс қаупі мол объектілерде қолданылады. 

Теплотехникалық өлшеулер жүргізу үшін автоматтандырылған өлшегіш құралдар қолданылады, олардың дәлдігі, сезімталдығы жоғары және шапшаң жұмыс істейді. 

Теплотехникалық құралдар келесідей параметрлерді  өлшеуге арналған: 

- температура  - термометрлер, пирометрлер; 

- қысым - манометрлер,  вакуумметрлер, мановакуумметрлер, напоромерлер,       

    тягомерлер, тягонапоромерлер және барометрлер; 

- шығын мен  мөлшер - шығын өлшегіш, есептеуіш; 

- сұйық пен  қиыршық заттар деңгейін - деңгей  өлшегіш, деңгей Көрсеткіш; 

- түтінді газ  - газоанализатор; 

- су мен бу сапасын - кондуктометрлер арқылы өлшейді. 

Қысымды өлшеулер оны атмосфералық қысыммен салыстыра  өлшеуге негізделген. Атмосфералық қысым - 1,03 кг/м2.  
 

  
 

  

18-сурет

   
 

Стандарт қысым  барометрмен өлшенеді (18-сурет). Бұл  қарапайым құрылғы сынаппен толтырылған дәнекерленген түтік, ол сынап құйылған ыдыспен суретте көрсетілгендей батырылған. Нәтижесінде, түтіктегі сынап төмен түсіп, сынап бағанының үстінде вакуум пайда болған. 

Ауа қысымының  Р өзгерісі ыдыстағы сынапқа әсер етеді. Оның әсерінен түтіктегі сынап  та жоғары не төмен жылжиды. Манометрдің  Н көрсетуі сынаптың осы механикалық  қозғалысына негізделген. 

Жай барометрлер  тек қысымды көрсету үшін ғана қолданылады.  

Бактағы қысым әр квадрат сантиметрге келетін артық килограмм түріндегі (кг/см2, артық) қысымды көрсететін құрылғы арқылы өлшеді. 

  

№9 дәріс тақырыбы: .2с 

  

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Термоэлектрлік  эффекті құбылысы 

2. Термокедергілер  түрлері 

3. Уинстон көпіршесі 

9-дәріс. Термопаралық  өлшеу құрылғылары 

Термопаралық  құрылғы жұмысы термоэлектрлік эффектіге  негізделген. Оның мағынасы: егер екі  түрлі заттан дайындалған металл өткізгіштердің ұштарын біріктіріп, сол жерді қыздырса, олардың бос  қалған ұштары арасында ЭҚК пайда болады. Бұл ЭҚК ол заттардың материалына, бос және біріктірілген ұштар арасындағы температуралар айырмасына тәуелді. 
 

  

       19-сурет

    

Ең көп қолданылатын материалдар: платина, хромель, алюмель, копель, вольфрам, молибден. 

Термоэлектрлік термометр 

Термоэлектрлік  өлшегіштің жұмыс принципі өлшегіш  температурасы өзгергенде кедергісінің де өзгеруіне негізделген. Термокедергі ретінде кедергісінің оң температуралық коэффициенті салыстырмалы түрде үлкен  болатын металлдар (платина, никель, мыс) қолданылады. 

Сонымен қатар  жартылай өткізгіштік термокедергілер  де қолданылады. Оның температуралық кедергісі  теріс. 

20-суреттегі  R2,R3-кедергілер электрондық термометрдің  ішкі кедергілері, ал RT,R1-кедергілер  датчиктікі. RT - кедергінің өзі термокедергі болып табылады. Бұл суреттегі жалпы жүйе Уинстон көпіршесі деп аталады 

Бастапқыда а  және с нүктелерінің арасындағы кернеу 0-ге тең. Қоршаған орта температурасы  өзгергенде RT -теромокедергі өзгереді. Нәтижесінде а, с арасында 0-ден  өзге кернеу пайда болады. Ол G гальвонометр арқылы өлшенеді. Осы кернеу қоршаған ортаның температурасына тәуелді өзгеріп отырады. Ол кернеу күшейткішке беріліп, одан әрі жүйенің басқа бөліктеріне кетеді.  

Схемадағы R1-кедергі  кедергілер жүйесінің тепе-теңдігін орнату үшін қолданылады. Мысалға егер орта температурасын қандай да бір қашықтықтан өлшеу керек болса, онда датчикті сол ортаға апарып орнатады. Ал өлшеу жүйесіне дейін ұзартқыш сым тарту керек. R1-кедергі осы сымның кедергісіне сәйкес, жүйеге түзетулер енгізу үшін пайдаға асады. 

20-сурет 

№10 дәріс тақырыбы: .2с 

  

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Жылулық сәуле  пирометрінің жұмыс принципі 

2. Термопараның  жұмысы 

3. Стефан-Больцман  заңы 

Жылулық сәуле  шығару деп заттың ішкі энергиясының электромагниттік толқын түрінде бөлінуін айтады. Ол толқын басқа затқа барып түскенде қайтадан жылулық энергияға айналады. Жылулық сәуле пирометрлерінде осы жылулық энергияны өлшеу арқылы, бастапқы заттың температурасы нешеге тең екенін анықтайды.  

Бастапқы заттың температурасын арттырғанда одан шығатын толқындардың саны мен тығыздығы артады.  

Толық сәуле  шығару пирометрінде, заттың шығарған сәулесі толығымен оптикалық  жүйе көмегімен термопараның бір  ұшына беріледі де оны қыздырады.  

21-сурет 

Пирометрдің жұмыс  диапазонын кеңейту үшін суретте көрсетілгендей бірнеше термопараны тізбектей жалғайды 

Термопараның  температурасы t болатын ұшы ыссы немесе жұмысшы ұш, ал t0 ұшы салқын немесе еркін ұш деп аталады (t>t0). Термоэлектрлік эффект металлдарда  еркін электрондар бар болуынан пайда болады.Ол электрондардың бірлік көлемдегі мөлшері түрлі металлдар үшін әр түрлі.  

А металлдан  электрондар В-ға кері бағытпен салыстырғанда  көбірек диффиузияланады деп  топшылайық. Нәтижесінде А металл оң, ал В металл теріс зарядталады. 

22-сурет 

Өткізгіштердің  бірігу ұштарында пайда болған электр өрісі бұл диффузияның одан әрі жүруіне кедергі келтіреді. Электрондар диффузиясы олардың кері өтуіне теңелген кезде, орнықтылайтын электр өрісінің әсерінен электрондардың қозғалыстағы теңе-теңдік күйі пайда болады. Бұл кезде А және В өткізгіштерінің арасында кернеу пайда болады, ол термоЭҚК (электр қозғаушы күш) деп аталады. Осы кернеуді өлшеу арқылы, t0 белгілі жағдайда, t температура нешеге тең екенін есептеуге болады.