Ka shumë pajisje dhe mekanizma të ndryshëm që ju lejojnë të matni temperaturën. Disa prej tyre përdoren në jetën e përditshme, disa - për kërkime të ndryshme fizike, në proceset e prodhimit dhe industri të tjera.
Një pajisje e tillë është një termoelement. Ne do të shqyrtojmë parimin e funksionimit dhe skemën e kësaj pajisjeje në seksionet vijuese.
Baza fizike e funksionimit të termoçiftit
Parimi i punës së një termoelementi bazohet në procese të zakonshme fizike. Për herë të parë, efekti mbi të cilin funksionon kjo pajisje është studiuar nga shkencëtari gjerman Thomas Seebeck.
Thelbi i fenomenit mbi të cilin mbështetet parimi i funksionimit të një termoçifti është si më poshtë. Në një qark elektrik të mbyllur, i përbërë nga dy përçues të llojeve të ndryshme, kur ekspozohet ndaj një temperature të caktuar ambienti, lind energjia elektrike.
Rrjedha elektrike që rezulton dhe temperatura e ambientit që vepron mbi përçuesit janë në një marrëdhënie lineare. Kjo do të thotë, sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e madhe është rryma elektrike e prodhuar nga termoelementi. Nëky është parimi i funksionimit të termoelementit dhe termometrit rezistent.
Në këtë rast, një kontakt termoçift ndodhet në pikën ku është e nevojshme të matet temperatura, quhet "i nxehtë". Kontakti i dytë, me fjalë të tjera - "i ftohtë", - në drejtim të kundërt. Përdorimi i termoçifteve për matje lejohet vetëm kur temperatura e ajrit në dhomë është më e ulët se në vendin e matjes.
Ky është një diagram i shkurtër i funksionimit të një termoelementi, parimi i funksionimit. Llojet e termoçifteve do të diskutohen në seksionin vijues.
Llojet e termoçifteve
Në çdo industri ku nevojiten matje të temperaturës, termoelementi është aplikimi kryesor. Pajisja dhe parimi i funksionimit të llojeve të ndryshme të kësaj njësie janë dhënë më poshtë.
Termoçifta Chromel-alumin
Këto qarqe termoçift përdoren në shumicën e rasteve për prodhimin e sensorëve dhe sondave të ndryshme që ju lejojnë të kontrolloni temperaturën në prodhimin industrial.
Veçoritë e tyre dalluese përfshijnë një çmim mjaft të ulët dhe një gamë të madhe temperaturash të matura. Ato ju lejojnë të rregulloni temperaturën nga -200 në +13000 gradë Celsius.
Nuk këshillohet përdorimi i termoçifteve me lidhje të ngjashme në dyqane dhe ambiente me përmbajtje të lartë squfuri në ajër, pasi ky element kimik ndikon negativisht si në kromin ashtu edhe në alumin, duke shkaktuar keqfunksionime në pajisje.
Termoçifte Chromel-Kopel
Parimi i funksionimit të një termoçifti, grupi i kontaktit i të cilit përbëhet nga këto lidhje, është i njëjtë. Por këto pajisje funksionojnë kryesisht në një mjedis të lëngshëm ose të gaztë, i cili ka veti neutrale, jo agresive. Indeksi i temperaturës së sipërme nuk i kalon +8000 gradë Celsius.
Përdoret një termoelement i ngjashëm, parimi i të cilit lejon që ai të përdoret për të përcaktuar shkallën e ngrohjes së çdo sipërfaqeje, për shembull, për të përcaktuar temperaturën e furrave me vatër të hapur ose strukturave të tjera të ngjashme.
Termoçiftet konstantane hekuri
Ky kombinim kontaktesh në një termoelement nuk është aq i zakonshëm sa i pari nga varietetet e konsideruara. Parimi i funksionimit të një termoelementi është i njëjtë, por ky kombinim është treguar mirë në një atmosferë të rrallë. Niveli maksimal i temperaturës së matur nuk duhet të kalojë +12500 gradë Celsius.
Megjithatë, nëse temperatura fillon të rritet mbi +7000 gradë, ekziston rreziku i shkeljeve të saktësisë së matjes për shkak të ndryshimeve në vetitë fizike dhe kimike të hekurit. Madje ka raste të korrozionit të kontaktit të hekurit të termoçiftit në prani të avullit të ujit në ajrin e ambientit.
termoçifte platinorhodium-platin
Termoçifti më i shtrenjtë për t'u prodhuar. Parimi i funksionimit është i njëjtë, por ndryshon nga homologët e tij në lexime shumë të qëndrueshme dhe të besueshme të temperaturës. Ka ndjeshmëri të reduktuar.
Zbatimi kryesor i këtyre pajisjeve është matja e temperaturave të larta.
Termoçiftet tungsten-renium
Përdoret gjithashtu për të matur temperaturat ultra të larta. Kufiri maksimal që mund të fiksohet duke përdorur këtë skemë arrin 25 mijë gradë Celsius.
Zbatimi i tyre kërkon respektimin e kushteve të caktuara. Kështu, në procesin e matjes së temperaturës është e nevojshme të eliminohet plotësisht atmosfera përreth, e cila ndikon negativisht në kontaktet si rezultat i procesit të oksidimit.
Për këtë, termoçiftet tungsten-renium zakonisht vendosen në kapakë mbrojtëse të mbushura me një gaz inert për të mbrojtur elementët e tyre.
Më sipër, u morën parasysh çdo termoelement, pajisje ekzistuese, parimi i funksionimit të tij, në varësi të lidhjeve të përdorura. Tani merrni parasysh disa veçori të dizajnit.
Dizenjot e termoçifteve
Ekzistojnë dy lloje kryesore të modeleve të termoelementeve.
- Me një shtresë izoluese. Ky dizajn i termoçiftit parashikon izolimin e shtresës së punës të pajisjes nga rryma elektrike. Ky rregullim lejon që termoçifti të përdoret në proces pa izoluar hyrjen nga toka.
- Pa përdorimin e një shtrese izoluese. Termoçift të tillë mund të lidhen vetëm me qarqet matëse, hyrjet e të cilave nuk kanë kontakt me tokën. Nëse ky kusht nuk plotësohet, pajisja do të zhvillojë dy qarqe të mbyllura të pavarura, duke rezultuar në lexime të pavlefshme të termoçiftit.
Termoçift udhëtimi dhe aplikimi i tij
Ka një të veçantënjë lloj i kësaj pajisjeje, i quajtur "vrapim". Tani do të shqyrtojmë më në detaje parimin e funksionimit të një termoelementi që funksionon.
Ky dizajn përdoret kryesisht për të zbuluar temperaturën e një bilete çeliku gjatë përpunimit të tij në tornime, bluarje dhe makina të tjera të ngjashme.
Duhet të theksohet se në këtë rast është gjithashtu e mundur të përdoret një termoelement konvencional, megjithatë, nëse procesi i prodhimit kërkon saktësi të lartë të temperaturës, është e vështirë të mbivlerësohet termoçifti që funksionon.
Kur aplikohet kjo metodë, elementët e kontaktit të saj bashkohen paraprakisht në pjesën e punës. Më pas, gjatë përpunimit të boshllëkut, këto kontakte janë vazhdimisht të ekspozuara ndaj veprimit të një prerëse ose një vegle tjetër pune të makinës, si rezultat i së cilës kryqëzimi (i cili është elementi kryesor gjatë matjes së temperaturës) duket se "punon". " përgjatë kontakteve.
Ky efekt përdoret gjerësisht në industrinë e përpunimit të metaleve.
Veçoritë teknologjike të modeleve të termoçifteve
Kur prodhohet një qark termoelement pune, bashkohen dy kontakte metalike, të cilat, siç e dini, janë bërë nga materiale të ndryshme. Kryqëzimi quhet kryqëzim.
Duhet të theksohet se nuk është e nevojshme të bëhet kjo lidhje duke përdorur saldim. Thjesht përdredhni dy kontakte së bashku. Por një metodë e tillë prodhimi nuk do të ketë një nivel të mjaftueshëm besueshmërie dhe mund të japë gjithashtu gabime gjatë matjes së temperaturës.
Nëse keni nevojë të matni lartëtemperaturat, saldimi i metaleve zëvendësohet me saldimin e tyre. Kjo për faktin se në shumicën e rasteve saldimi i përdorur në lidhje ka një pikë të ulët shkrirjeje dhe prishet kur tejkalohet.
Qarqet që janë salduar mund të përballojnë një gamë më të gjerë temperaturash. Por kjo metodë e lidhjes ka edhe të metat e saj. Struktura e brendshme e metalit kur ekspozohet ndaj temperaturave të larta gjatë procesit të saldimit mund të ndryshojë, gjë që do të ndikojë në cilësinë e të dhënave të marra.
Përveç kësaj, gjendja e kontakteve të termoçiftit duhet të monitorohet gjatë funksionimit të tij. Pra, është e mundur të ndryshohen karakteristikat e metaleve në qark për shkak të ndikimit të një mjedisi agresiv. Mund të ndodhë oksidimi ose interdifuzioni i materialeve. Në një situatë të tillë, qarku i funksionimit të termoçiftit duhet të zëvendësohet.
Llojet e kryqëzimeve të termoçifteve
Industria moderne prodhon disa modele që përdoren në prodhimin e termoçifteve:
- kryqëzimi i hapur;
- me kryqëzim të izoluar;
- me kryqëzim të tokëzuar.
Një tipar i termoçifteve me lidhje të hapur është rezistenca e dobët ndaj ndikimeve të jashtme.
Dy llojet e mëposhtme të dizajnit mund të përdoren kur matni temperaturat në mjedise agresive që kanë një efekt shkatërrues në çiftin e kontaktit.
Përveç kësaj, industria aktualisht po zotëron skemat për prodhimin e termoçifteve duke përdorur teknologji gjysmëpërçuese.
Gabimi në matje
Korektësia e leximeve të temperaturës të marra duke përdorur një termoelement varet nga materiali i grupit të kontaktit, si dhe nga faktorët e jashtëm. Këto të fundit përfshijnë presionin, sfondin e rrezatimit ose arsye të tjera që mund të ndikojnë në parametrat fiziko-kimikë të metaleve nga të cilat bëhen kontaktet.
Gabimi i matjes përbëhet nga komponentët e mëposhtëm:
- gabim i rastësishëm i shkaktuar nga procesi i prodhimit të termoçiftit;
- gabim i shkaktuar nga shkelja e regjimit të temperaturës së kontaktit "të ftohtë";
- gabim i shkaktuar nga ndërhyrja e jashtme;
- gabim i pajisjeve të kontrollit.
Përfitimet e përdorimit të termoçifteve
Përfitimet e përdorimit të këtyre pajisjeve të kontrollit të temperaturës, pavarësisht nga aplikimi, përfshijnë:
- gamë e madhe treguesish që mund të regjistrohen duke përdorur një termoelement;
- Kryqëzimi i termoçiftit, i cili është i përfshirë drejtpërdrejt në marrjen e leximeve, mund të vihet në kontakt të drejtpërdrejtë me pikën matëse;
- Termoçiftet janë të lehtë për t'u prodhuar, të qëndrueshëm dhe afatgjatë.
Disavantazhet e matjes së temperaturës me një termoelement
Dizavantazhet e përdorimit të një termoelementi përfshijnë:
- Nevoja për monitorim të vazhdueshëm të temperaturës së kontaktit "të ftohtë" të termoelementit. Kjo është një karakteristikëtipar i projektimit të instrumenteve matëse, të cilat bazohen në një termoelement. Parimi i funksionimit të kësaj skeme ngushton fushën e zbatimit të saj. Ato mund të përdoren vetëm nëse temperatura e ambientit është më e ulët se temperatura në pikën e matjes.
- Shkelje e strukturës së brendshme të metaleve të përdorura në prodhimin e termoçifteve. Fakti është se si rezultat i ekspozimit ndaj mjedisit të jashtëm, kontaktet humbasin uniformitetin e tyre, gjë që shkakton gabime në treguesit e temperaturës së marrë.
- Gjatë procesit të matjes, grupi i kontaktit të termoçiftit zakonisht është i ekspozuar ndaj ndikimit negativ të mjedisit, i cili shkakton shqetësime në proces. Kjo kërkon përsëri mbylljen e kontakteve, gjë që shkakton kosto shtesë të mirëmbajtjes për sensorë të tillë.
- Ekziston rreziku i ekspozimit ndaj valëve elektromagnetike në një termoelement, dizajni i të cilit parashikon një grup kontakti të gjatë. Kjo mund të ndikojë gjithashtu në rezultatet e matjes.
- Në disa raste, ka një shkelje të marrëdhënies lineare midis rrymës elektrike që ndodh në termoelement dhe temperaturës në vendin e matjes. Kjo situatë kërkon kalibrimin e pajisjeve të kontrollit.
Përfundim
Megjithë mangësitë e saj, metoda e matjes së temperaturës duke përdorur termoçift, e cila u shpik dhe u testua për herë të parë në shekullin e 19-të, ka gjetur aplikimin e saj të gjerë në të gjitha degët e industrisë moderne.
Përveç kësaj, ka aplikacione ku përdorimi i termoçifteveështë mënyra e vetme për të marrë të dhëna për temperaturën. Dhe pasi keni lexuar këtë material, ju keni kuptuar plotësisht parimet bazë të punës së tyre.
