3.1 Загальна методика вимірювання температури
В залежності від принципу дії промислові засоби вимірювання температури розділяються на такі групи з відповідними межами вимірювання:
термометри розширення (- 200°C до + 600°C). Принцип дії грунтується на тепловому (під впливом температури) розширенні термометричної рідини (ртуть, етиловий спирт, толуол), розміщеної у скляному резервуарі;
манометричні термометри ( -200°C до + 600°C), засновані на залежності тиску термометричної речовини в замкненому об'ємі від температури;
термометри опору (-260°C до +1000°C). Принцип дії грунтується на зміні електричного опору провідників або напівпровідників під впливом температури;
термоелектричні термометри (-270°C до +2800°C) засновані на ефекті виникнення термоелектрорушійної сили в парі різнорідних металевих провідників в залежності від температури.
Принцип дії манометричних термометрів оснований на залежності тиску термометричної речовини в замкненому об’ємі від температури. Манометричний термометр складається з термобалона, капілярної трубки, манометричної трубчастої пружини, біметалевого повідка, зубчастого сектора, зубчатого колеса, стрілки приладу та шкали приладу.
Під впливом температури тиск робочої речовини в термобалоні збільшується і по капіляру передається манометричній трубчастій пружині, яка під дією тиску розкручується, вільний її кінець через повідок і зубчасту передачу переміщує стрілку приладу по його шкалі. Термобалон виготовляється з корозійностійкої сталі, а капіляр із стальної чи мідної трубки, манометричні трубчасті пружини можуть бути одновиткові та багатовиткові.
В залежності від термометричної речовини дані прилади поділяються на газові, рідинні та конденсаційні для різних меж вимірювання температури.
Термометри:
газові (азот, гелій, водень) - 260 … +600 оС;
рідинні (ртуть) - 40 … +600 оС,
(метиловий спирт) - 40 … +180 оС,
(силіконова рідина) - 150 … +300 оС;
конденсаційні (хлорметил) - 20 … +150 оС,
(ацетон) - 60 … +200 оС,
(бензол) - 100 … +250 оС.
Термометри газові та рідинні мають рівномірну шкалу, а конденсаційні (паронаповнені) – нерівномірну.
Вимірювання температури термометрами опору відноситься до контактних методів і грунтується на властивості провідників (металів) та напівпровідників змінювати свій електричний опір R в залежності від зміни їхньої температури t . В загального вигляді: R = f (t) .
Для провідників (металів) опір зростає з зростанням температури, а перетворювачі, які виготовлені із металевого дроту називають взагалі терморезисторами. У напівпровідників опір навпаки падає із ростом температури, а перетворювачі, що виготовлені із напівпровідникових матеріалів, називають термісторами.
В первинному вимірювальному перетворювачі температури може використовуватись будь-який терморезистор або термістор, але в якості засобів вимірювання температури з нормованими метрологічними характеристиками використовують термометри опору. Залежність опору термометра опору від температури називається його градуювальною характеристикою.
Найбільш розповсюдженими термометрами опору є платинові (ТСП) та мідні (тип ТСМ), за кордоном набули популярності нікелеві. Чутливі елементи таких термометрів опору виготовляють відповідно із платинового або емальованого мідного чи нікельового дроту діаметром від 0,04 до 0,1 мм, який намотують біфілярно на пластину або на каркас із ізоляційного матеріалу (слюди, пластмаси), а значення опору Ro при температурі 0 С підганяють за рахунок довжини дроту до тисячних часток Ома. Таким чином отримують (найбільш поширений) ряд термометрів опору з градуюванням (тобто, із значеннями Ro в Ом):
а) мідних (ТСМ), в яких Ro дорівнює 10, 50 та 100 Ом і які умовно позначаються 10М, 50М та 100М (символ М – відповідає міді) ;
б) платинових (ТСП): в яких Ro дорівнює 10, 50, 100 та 1000 Ом і які умовно позначаються: 10П, 50П, 100П, 500П та 1000П (символ П – відповідає платині), міжнародне позначення Pt100;
в) нікелевих, в яких Ro дорівнює 100 та 1000 Ом і які умовно позначаються NI100, NI1000.
Зовнішня арматура термометра опору, загальний вигляд якого приведений на рис.1, складається із захисної труби, яка захищає дріт термометра від впливу агресивного середовища об’єкта вимірювання температури, штуцера для його закріплення на об’єкті та головки, в якій розміщується контактна колодка з затискачами для під’єднання дротів, що з’єднують термометр опору з вторинним вимірювальним приладом.
Рис.1. Загальний вигляд термометра опору.
В якості вимірювальних приладів, які використовуються у комплекті з термометром опору, використовуються зрівноважені і незрівноважені мости, логометри та сучасні вимірювальні перетворювачі з уніфікованим вихідним сигналом.
Принцип дії термоелектричних перетворювачів температури грунтується на термоелектричному ефекті, суть якого полягає в тому, що в замкненому електричному колі (термопарі), до складу якого входять два (або більше) різнорідних металічних провідників, виникає електричний струм, якщо місця з’єднання цих провідників мають різні температури.
З’єднання термопари, яке має вищу змінну температуру , називають робочим (гарячим спаєм), а з’єднання, що має постійну температуру , називається вільними кінцями термоелектричного термометра (холодним спаєм термопари). Провідники А і В називаються термоелектродами (рис.2) термопари.
Рис.2. Загальна схема (принцип) термопари.
Термо-ЕРС термопари пропорційна різниці температур гарячого та вільного кінців. Якщо температура вільних кінців дорівнює 0°C, то вимірювана температура визначається вторинним приладом в термометричному комплекті (мілівольтметром або потенціометром) безпосередньо за градуювальною таблицею відповідної термопари (інакше потрібна поправка на температуру вільних кінців). Найбільше практичне застосування здобули стандартні термоелектричні перетворювачі (термопари), термоелектроди яких можуть бути виготовлені як із чистих матеріалів, так і сплавів: ХК - хромель-копель, ХА – хромель-алюмель, ПП – платинородій-платина.
Матеріали електродів:
платинородій (10% родію) – платина, позначення S(ПП), межі 0 …+ 1300 оС,
платинородій (30%) - платинородій (6%), В(ПР), 300 …+ 1600 оС,
хромель(90,5%Ni+9,5%Cr) – алюмель(94,5%Ni+2%Al+…), К(ХА),- 200…+1000 оС,
хромель – копель(56%Cu+44%Ni), ХК, - 200…+600 оС,
сплави НК-СА(нікель кобальтовий і з вмістом Si та Al), НС, +300…+1000 оС,
вольфрам реній(5% ренію) - вольфрам реній(20% ренію), ВР-5/20, 0 …+2300 оС.
Термоелектричні термометри під’єднуються до спеціальних вторинних приладів: автоматичного потенціометра або магнітоелектричного мілівольтметра, шкала яких проградуйована в °C, або до нормуючих перетворювачів з уніфікованим вихідним сигналом. Крім того, термопари можуть підмикатися безпосередньо до спеціальних модулів промислових контролерів.
- Київ нухт 2008
- Лабораторна робота № 1 Вивчення методів та приладів для вимірювання температури (манометричного термометра, термометра опору та термоелектричного термометра – термопари)
- 1. Мета роботи
- 2. Завдання на виконання роботи
- 3. Загальні відомості про прилади для вимірювання температури
- 3.1 Загальна методика вимірювання температури
- 3.2 Теоретичні відомості про вимірювальний перетворювач температури sitrans tf2
- 4.Методика виконання роботи
- 4.1. Ознайомлення з принципом дії та будовою манометричного термометра
- 4.2. Порядок виконання повірки термометра опору та термоелектричного перетворювача
- 5. Висновки Контрольні запитання
- 2. Завдання на виконання роботи
- 3. Загальні відомості про манометри та методику вимірювання тиску
- . Загальна методика вимірювання тиску
- . Будова первинного вимірювального перетворювача надлишкового тиску Sitrans p zd
- 3.3. Принцип дії та будова електроконтактного мановакуумметра екмв
- 3.4. Будова первинного диференціального вимірювального перетворювача
- 4. Методика виконання роботи
- 4.1. Порядок виконання повірки sitrans р серії zd
- 4.2. Порядок виконання повірки екмв
- 4.3. Ознайомлення з принципом дії та будовою вимірювального перетворювача диференціального тиску sitrans р ds III
- 5. Висновки Контрольні запитання
- 2. Завдання на виконання роботи
- 3. Загальні відомості про вимірювання рівня
- 3.1. Загальні методики вимірювання рівня
- 3.2 Перетворювач тиску крт-с
- 3.3. Ультразвуковий рівнемір sitrans Probe lu
- 3.4. Ультразвуковий вимірювальний перетворювач рівня Multi Ranger 100 та сенсор xrs – 10.
- 4. Методика виконання роботи
- 4.1. Ознайомлення з принципом дії та будовою сигналізатора рівня та ультразвукового рівнеміра sitrans Multi Ranger 100
- 4.2. Порядок виконання повірки перетворювача гідростатичного тиску крт-с
- 4.3. Порядок виконання повірки ультразвукового рівнеміра sitrans probe lu
- 5. Висновки Контрольні запитання.
- 3. Загальні відомості про методи вимірювання витрати
- 3.1. Теорія магніто-індукційного методу вимірювання витрати
- 3.2. Загальні відомості про витратоміри постійного перепаду тиску
- 3.3. Магніто-індукційний витратомір sitrans fm mag 6000
- 3.4. Принцип дії водоміра (лічильника) схвк-1,5
- 4. Методика виконання роботи
- 4.1. Ознайомлення з принципом дії та будовою лічильника схвк-1,5, витратоміра постійного перепаду тиску (ротаметр) типу sitrans f va
- 4.2. Порядок виконання повірки магніто-індукційного витратоміра
- 5. Висновки Контрольні запитання
- Лабораторна робота № 5 Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного і пропорційно-інтегрального регулювання
- 1. Мета роботи
- 2. Завдання на виконання роботи
- 3. Загальні теоретичні відомості про системи регулювання
- 3.1. Відомості про об’єкт регулювання
- 3.2. Відомості про об’єкт регулювання в аср з позиційним регулятором
- 3.3. Відомості про об’єкт регулювання в аср з пропорційно-інтегральним регулятором
- 4. Порядок виконання роботи
- 5. Висновки
- 3. Засвоєння процедури складання та введення ПрК до пам'яті Ломіконта
- 3.1. Структура ПрК
- 3.2. Складання ПрК
- 3.3. Введення програми керування до пам'яті Ломіконта
- 4. Порядок виконання роботи
- 5. Зміст протоколу.
- 6.Висновки
- 7. Контрольні запитання
- 1. Мета роботи
- 2. Складання програми керування та введення її до оперативної пам'яті мпк
- 3. Налагодження програм у Ломіконті
- 3. 1. Режим "Пуск"
- 3. 2. Робота зi змінними
- 3.3. Аналіз виконання ПрК
- 3.4. Оперативна зміна коефіцієнтів алгоритмів
- 4. Порядок виконання роботи
- 5. Зміст протоколу
- 6. Висновки
- 7. Контрольні запитання
- Приклад аналізу задачі керуванння та складання ПрК Задача
- Алгоритм
- Контролери -серії
- 1. Загальні поняття
- Програмування та керування контролерами -серії за допомогою клавіш
- 2.1. Об’єднання двох блоків
- 2.2. Доступ до функціональних блоків
- 2 .3. Встановлення параметрів функціональних блоків
- 2.4. Виконання та зупинка програми
- Опис функціональних клавіш (клавіш управління)
- Опис функціональних блоків
- 3. Програмування контролерів -серії за допомогою програмного забезпечення на комп’ютері
- 3.1. Обмін програмою користувача між контролером та комп’ютером
- 3.2. Виконання та зупинка програми
- 3.3. Опис бібліотеки функціональних блоків.
- 3.3.1. Група вхідних та вихідних сигналів (in та out)
- Функціональні блоки вхідних сигналів
- Функціональні блоки вихідних сигналів
- 3.3.2. Група логічних блоків (logi)
- Функціональні блоки логічних функцій
- 3.3.3. Група функціональних блоків
- 3.3.4. Група системних біт та функціональних клавіш
- 4.2. Створення функціональних блоків користувача за допомогою контекстного меню
- 5. Порядок проведення лабораторних робіт
- 6. Зміст протоколу
- 7. Висновки.
- 8. Контрольні запитання
- Література