Yra daug įvairių prietaisų ir mechanizmų, kurie leidžia matuoti temperatūrą. Kai kurie iš jų naudojami kasdieniame gyvenime, kai kurie – įvairiems fiziniams tyrimams, gamybos procesuose ir kitose pramonės šakose.
Vienas iš tokių įrenginių yra termopora. Šio įrenginio veikimo principą ir schemą aptarsime kituose skyriuose.
Fizinis termoporos veikimo pagrindas
Termoporos veikimo principas pagrįstas įprastais fiziniais procesais. Pirmą kartą šio prietaiso poveikį ištyrė vokiečių mokslininkas Thomas Seebeckas.
Reiškinio, ant kurio remiasi termoporos veikimo principas, esmė yra tokia. Uždaroje elektros grandinėje, susidedančioje iš dviejų skirtingų tipų laidininkų, veikiant tam tikrai aplinkos temperatūrai, atsiranda elektra.
Gautas elektros srautas ir laidininkus veikianti aplinkos temperatūra yra tiesiškai susiję. Tai yra, kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnė elektros srovė, kurią sukuria termopora. Anttoks yra termoporos ir varžos termometro veikimo principas.
Šiuo atveju vienas termoporos kontaktas yra toje vietoje, kur reikia išmatuoti temperatūrą, jis vadinamas „karštu“. Antrasis kontaktas, kitaip tariant – „š altas“, – priešinga kryptimi. Termoporas matavimui naudoti leidžiama tik tada, kai oro temperatūra patalpoje yra žemesnė nei matavimo vietoje.
Tai trumpa termoporos veikimo schema, veikimo principas. Termoporų tipai bus aptarti kitame skyriuje.
Termoporų tipai
Kiekvienoje pramonės šakoje, kur reikia matuoti temperatūrą, termoelementas yra pagrindinis pritaikymas. Įvairių tipų šio įrenginio įtaisas ir veikimo principas pateikti žemiau.
Chromel-aliuminio termoporos
Šios termoporos grandinės dažniausiai naudojamos gaminant įvairius jutiklius ir zondus, kurie leidžia reguliuoti temperatūrą pramoninėje gamyboje.
Jų skiriamieji bruožai yra gana žema kaina ir didžiulis išmatuotų temperatūrų diapazonas. Jie leidžia fiksuoti temperatūrą nuo -200 iki +13000 laipsnių Celsijaus.
Parduotuvėse ir objektuose, kurių ore yra daug sieros, nepatartina naudoti termoporų su panašiais lydiniais, nes šis cheminis elementas neigiamai veikia ir chromą, ir aliuminį, sukeldamas įrenginio veikimo sutrikimus.
Chromel-Kopel termoporos
Termoporos, kurios kontaktinę grupę sudaro šie lydiniai, veikimo principas yra toks pat. Tačiau šie įrenginiai daugiausia veikia skystoje arba dujinėje terpėje, kuri turi neutralių, neagresyvių savybių. Viršutinės temperatūros indeksas neviršija +8000 laipsnių Celsijaus.
Naudojama panaši termopora, kurios principas leidžia ją naudoti bet kokių paviršių įkaitimo laipsniui nustatyti, pavyzdžiui, krosnių krosnių ar kitų panašių konstrukcijų temperatūrai nustatyti.
Geležies konstantos termoporos
Šis termoporos kontaktų derinys nėra toks įprastas kaip pirmasis iš nagrinėjamų variantų. Termoporos veikimo principas yra tas pats, tačiau šis derinys puikiai pasirodė retoje atmosferoje. Maksimalus išmatuotos temperatūros lygis neturi viršyti +12500 laipsnių Celsijaus.
Tačiau temperatūrai pradėjus kilti virš +7000 laipsnių kyla matavimo tikslumo pažeidimų pavojus dėl geležies fizikinių ir cheminių savybių pokyčių. Pasitaiko net termoporos geležinio kontakto korozijos atvejų, kai aplinkos ore yra vandens garų.
Platinorodžio-platinos termoporos
Brangiausia gaminama termopora. Veikimo principas yra tas pats, tačiau jis skiriasi nuo savo kolegų labai stabiliais ir patikimais temperatūros rodmenimis. Sumažėjęs jautrumas.
Pagrindinė šių prietaisų paskirtis – aukštų temperatūrų matavimas.
Volframo-renio termoporos
Taip pat naudojamas itin aukštai temperatūrai matuoti. Didžiausia riba, kurią galima nustatyti naudojant šią schemą, siekia 25 tūkstančius laipsnių Celsijaus.
Jų taikymui reikia laikytis tam tikrų sąlygų. Taigi, matuojant temperatūrą, būtina visiškai pašalinti supančią atmosferą, kuri dėl oksidacijos proceso turi neigiamą poveikį kontaktams.
Šiam tikslui volframo-renio termoporos paprastai dedamos į apsauginius korpusus, užpildytus inertinėmis dujomis, kad apsaugotų jų elementus.
Aukščiau buvo apsvarstyta kiekviena esama termopora, įrenginys, jo veikimo principas, priklausomai nuo naudojamų lydinių. Dabar apsvarstykite kai kurias dizaino ypatybes.
Termoporos dizainas
Yra du pagrindiniai termoporų konstrukcijų tipai.
- Su izoliaciniu sluoksniu. Ši termoporos konstrukcija numato įrenginio darbinio sluoksnio izoliaciją nuo elektros srovės. Šis išdėstymas leidžia procese naudoti termoporą neatskiriant įėjimo nuo žemės.
- Nenaudojant izoliacinio sluoksnio. Tokias termoporas galima jungti tik prie matavimo grandinių, kurių įėjimai neturi kontakto su žeme. Jei ši sąlyga nebus įvykdyta, įrenginys sukurs dvi nepriklausomas uždaras grandines, todėl termoporos rodmenys bus neteisingi.
Keliaujanti termopora ir jos taikymas
Yra atskirasšio įrenginio rūšis, vadinama „bėgimu“. Dabar išsamiau apsvarstysime veikiančios termoporos veikimo principą.
Ši konstrukcija daugiausia naudojama plieno ruošinio temperatūrai nustatyti jį apdorojant tekinimo, frezavimo ir kitose panašiose staklėse.
Pažymėtina, kad šiuo atveju galima naudoti ir įprastą termoporą, tačiau, jei gamybos procesas reikalauja aukšto temperatūros tikslumo, veikiančią termoporą sunku pervertinti.
Taikant šį metodą, jo kontaktiniai elementai iš anksto įlituojami į ruošinį. Tada, apdorojant ruošinį, šie kontaktai yra nuolat veikiami pjaustytuvo ar kito mašinos darbo įrankio, dėl ko sandūra (kuris yra pagrindinis elementas matuojant temperatūrą) atrodo, kad „veikia “palei kontaktus.
Šis efektas plačiai naudojamas metalo apdirbimo pramonėje.
Termoporų konstrukcijos technologinės ypatybės
Gaminant veikiančią termoporos grandinę, lituojami du metaliniai kontaktai, kurie, kaip žinia, gaminami iš skirtingų medžiagų. Sankryža vadinama sandūra.
Pažymėtina, kad šio sujungimo atlikti litavimo būdu nebūtina. Tiesiog susukite du kontaktus. Tačiau toks gamybos būdas nebus pakankamai patikimas, be to, matuojant temperatūros rodmenis gali atsirasti klaidų.
Jei reikia išmatuoti aukštaitemperatūrų, metalų litavimas pakeičiamas jų suvirinimu. Taip yra dėl to, kad daugeliu atvejų sujungimui naudojamas lydmetalis turi žemą lydymosi temperatūrą ir ją viršijus suyra.
Suvirintos grandinės gali atlaikyti platesnį temperatūrų diapazoną. Tačiau šis sujungimo būdas turi ir trūkumų. Suvirinimo proceso metu veikiant aukštai temperatūrai, vidinė metalo struktūra gali pakisti, o tai turės įtakos gautų duomenų kokybei.
Be to, jo veikimo metu reikia stebėti termoporos kontaktų būklę. Taigi, dėl agresyvios aplinkos poveikio grandinėje galima pakeisti metalų charakteristikas. Gali atsirasti medžiagų oksidacija arba tarpusavio difuzija. Esant tokiai situacijai, termoporos veikimo grandinė turėtų būti pakeista.
Termoporų jungčių tipai
Šiuolaikinė pramonė gamina keletą dizainų, naudojamų termoporų gamyboje:
- atvira sankryža;
- su izoliuota jungtimi;
- su įžeminta jungtimi.
Atviros sankryžos termoporų ypatybė yra prastas atsparumas išoriniams poveikiams.
Šie du dizaino tipai gali būti naudojami matuojant temperatūrą agresyvioje aplinkoje, kuri turi niokojantį poveikį kontaktų porai.
Be to, pramonė šiuo metu įvaldo termoporų gamybos, naudojant puslaidininkines technologijas, schemas.
Matavimo klaida
Temperatūros rodmenų, gautų naudojant termoporą, teisingumas priklauso nuo kontaktinės grupės medžiagos, taip pat nuo išorinių veiksnių. Pastarosios apima slėgį, radiacinį foną ar kitas priežastis, kurios gali turėti įtakos metalų, iš kurių pagaminti kontaktai, fizikiniams ir cheminiams parametrams.
Matavimo klaidą sudaro šie komponentai:
- atsitiktinė klaida, atsiradusi dėl termoporos gamybos proceso;
- klaida dėl „š alto“kontakto temperatūros režimo pažeidimo;
- klaida dėl išorinių trukdžių;
- valdymo įrangos klaida.
Termoporų naudojimo pranašumai
Šių temperatūros reguliavimo prietaisų naudojimo pranašumai, neatsižvelgiant į taikymą, yra šie:
- didelis indikatorių asortimentas, kurį galima įrašyti naudojant termoporą;
- Termoporos jungtis, kuri yra tiesiogiai susijusi su matavimo rodmenimis, gali būti tiesiogiai kontaktuojama su matavimo tašku;
- Termoporas lengva gaminti, jos yra patvarios ir ilgaamžės.
Temperatūros matavimo termopora trūkumai
Termoporos naudojimo trūkumai:
- Poreikis nuolat stebėti termoporos „š alto“kontakto temperatūrą. Tai yra išskirtinumasMatavimo prietaisų, pagrįstų termopora, konstrukcijos ypatybė. Šios schemos veikimo principas susiaurina jos taikymo sritį. Juos galima naudoti tik tuo atveju, jei aplinkos temperatūra yra žemesnė už temperatūrą matavimo taške.
- Metalų, naudojamų termoporų gamyboje, vidinės struktūros pažeidimas. Faktas yra tas, kad dėl išorinės aplinkos poveikio kontaktai praranda vienodumą, todėl gaunami temperatūros rodikliai sukelia klaidų.
- Matavimo proceso metu termoporos kontaktinė grupė dažniausiai yra veikiama neigiamos aplinkos įtakos, dėl kurios procesas sutrinka. Tam vėl reikia sandarinti kontaktus, o tai sukelia papildomų tokių jutiklių priežiūros išlaidų.
- Kyla elektromagnetinių bangų poveikio rizika termoporai, kurios konstrukcija numato ilgą kontaktinę grupę. Tai taip pat gali turėti įtakos matavimo rezultatams.
- Kai kuriais atvejais pažeidžiamas tiesinis ryšys tarp elektros srovės, kuri atsiranda termoporoje, ir temperatūros matavimo vietoje. Dėl šios situacijos reikia kalibruoti valdymo įrangą.
Išvada
Nepaisant savo trūkumų, temperatūros matavimo termoporomis metodas, kuris pirmą kartą buvo išrastas ir išbandytas XIX amžiuje, buvo plačiai pritaikytas visose šiuolaikinės pramonės šakose.
Be to, yra programų, kuriose naudojamos termoporosyra vienintelis būdas gauti temperatūros duomenis. Ir perskaitę šią medžiagą jūs visiškai supratote pagrindinius jų darbo principus.
