Термопаралық прибор
Анықтама
Термопаралық прибор - бұл термопараны пайдаланып температура, ағым және күрделі шамаларды өлшеу үшін қолданылатын өлшеу приборы. Бұл кең таралған қолданыс арналарында маңызды аспап болып табылады, ол алтернативті (AC) және тұрақты (DC) ағымды өлшеуге қадір.
Термопара негіздері
Термопара - бұл екі әртүрлі металлдан жасалған электрлық аспап. Оның функционалдылығы негізгі принципке негізделген: екі әртүрлі металлдардың біріктіру нүктесінде жылу энергиясы электр энергиясына айналады. Бұл Себек эффекті деп аталады және термопаралық приборлардың өлшеулерді дәл жүзеге асыруына мүмкіндік береді, термопараның металл біріктіру нүктелерінде жасалған электр потенциалын қолдану арқылы температура мен басқа да электр шамаларын өлшеге алады.
Іске қосу механизми
Электр ағымын өлшеу үшін, өлшенетін ағым термопараның біріктіру нүктесі арқылы өткізіледі. Ағым өткенде, ол қыстырық элементте жылу жасайды. Соңында, термопара өзінің шығыс контакттарында электромоторлық күш (emf) индуцирасын. Бұл индуцирланған emf Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) приборы арқылы өлшенеді. Emf-тің өлшемі термопараның біріктіру нүктесіндегі температура мен өлшенетін ағымдың квадраттық орташа (RMS) мәніне пропорционалды.
Негізгі артықшылықтар
Термопаралық приборлардың ең белгілі артықшылықтарының бірі - олардың жоғары дауыстары бойынша ағым және күрделі шамаларды өлшеуде ыңғайлы болуы. Бұл приборлар 50 Гц-тен жоғары дауыстармен өзара өлшеулерде жақсартылған дәлдікті көрсетеді, осылайша жоғары дауысты электр параметрлерін дәл анықтау қажет болған жағдайларда ідеалды аспап болып табылады.
Термоэлектрлік приборлардың қызмет ету принциби
Жылу emf-тің қалыптасуы екі әртүрлі металлдардан тұратын схемада болады. Бұл металлдардың біріктіру нүктесіндегі температура прибордың жалпы қызмет етуіне маңызды рөл атқарады және прибор қалай қызмет ететінін түсіну үшін негізгі параметр болып табылады.
a және b тұрақтылары термопараның металлдарының қасиеттеріне байланысты анықталады. Көбінесе, a мәні 40-50 микровольт аралығында, ал b мәні немесе ондықтардан соттарға дейінгі микровольт на градус Цельсия квадраты μV/C°2 аралығында болады.
Δθ термопараның жылу және суық біріктіру нүктелерінің температура айырмашылығын білдіреді. Бұлға негізделе отырып, температураға байланысты өтуі мүмкін болатын формулалар анықталады.
Қыстырық элемент жылу жасайды, және жасалған жылу көлемі ағымдың (I) квадраттық орташа (RMS) мәні мен қыстырық элементтің қарсылығы (R) көбейтіндісіне пропорционалды, I2R формуласымен бірдей. Нәтижесінде, температураның өсуі де қыстырық элементтен жасалған жылуға пропорционалды. Бұл қатынас қыстырық элементтің қалыптасуын түсінетін және системадағы температураны түсінетін негізгі қатынас болып табылады, электрлық енгізім мен термалық шығыс аралығында анық қатынас орнатады.
Термопаралық прибор суық және жылу біріктіру нүктелерін қамтиды. Бұл екі біріктіру нүктесінің айырмашылығы мына түрде өрнектеледі
b мәні a-ге салыстырғанда өте кіші болғандықтан, ол ескерілмейді. Біріктіру нүктесіндегі температура мына түрде өрнектеледі
Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) приборының көлденеуі өзінің контакттарында индуцирланған электромоторлық күш (emf) өлшеміне пропорционалды. Бұл қатынас emf-тің өсуі немесе азайуына байланысты прибордың көлденеу өлшемі сәйкес өзгеріп отыратындығын білдіреді. Математикалық түрде, PMMC приборының көлденеу өлшемін мына теңдеу арқылы өрнектеуге болады, ол прибордың электрлық енгізімге қалыптасу физикалық принциптерін білдіреді.
Мұнда, K3 - aK1K2R өрнегі тұрақты мәнге әкеледі. Бұл қасиет прибордың квадраттық заңды қадамынан өтуіне себеп болады, яғни прибордың шығысы енгізілген мөлшер (мысалы, ағым немесе күрделі шама) квадратына пропорционалды өзгереді.
Термоэлектрлік приборлардың құрылымы
Термоэлектрлік прибор негізінен екі маңызды бөліктен тұрады: термоэлектрлік элемент және көрсету приборы. Бұл екеуі бірге қолданылып, электрлық және термалық шамаларды дәл өлшеуге мүмкіндік береді.
Термоэлектрлік элементтер
Термопаралық приборларда төмендегі төрт түрлі термоэлектрлік элементтер көбінесе қолданылады. Артықшылықтары және қызмет ету принциби төмен анықталған.
Байланыс түрі
Байланыс түрінің термоэлектрлік элементі әртүрлі қыстырық элементін пайдаланады. Төмендегі суретте көрсетілгендей, термопараның біріктіру нүктесі қыстырық элементпен физикалық түрде байланысады. Бұл байланыс қыстырық элементтен термопараның біріктіру нүктесіне жылу өтуін ыңғайлаштырады, ол термопараның қыстырық элементтен жасалған жылу энергиясын электр сигналына (electromotive force or emf) айналдыру үшін маңызды болады, ол көрсету приборы арқылы өлшенеді.
Электр қыстырық элементінің функциялары
Электр қыстырық элементі термоэлектрлік приборда төмендегі маңызды функцияларды атқарады:
Энергия айналуы: Ол электр энергиясын жылу энергиясына айналту үшін маңызды компонент рөлін атқарады. Бұл айналу өлшеу үшін термалық эффекттерді қолдану процессінің бастапқы қадамы болып табылады.
Термоэлектрлік айналу: Қыстырық элементтен жасалған жылу энергиясы Себек эффектін пайдаланып, электр энергиясына айналады. Бұл айналу термопараның біріктіру нүктесінде жүзеге асады, мұнда жылу және суық біріктіру нүктелерінің температура айырмашылығы электромоторлық күш (emf) қалыптасады.
Прибордың қызмет етуі: Термопараның шығыс контакттары Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) приборына қосылады. Шығыс энергиясының минималды бөлігі PMMC приборының көлденеу өлшемін өзгерту үшін қолданылады. Бұл энергия прибордың пружинасында сақталады, ол көлденеу өлшемінің орнын сақтау және өлшенген мәнді көрсету үшін көмектеседі.
Термоэлектрлік элементтер түрлері
Байланыссыз түрлі прибор
Байланыссыз түрлі термоэлектрлік приборларда қыстырық элемент және термопара аралығында электрлық изоляция қабырғасы болады. Изоляция электрлық бөлінуді қамтамасыз етеді, бірақ прибордың қызмет етуіне өзгеше таасирін қолданады. Байланыс түрінің салыстырмалығында, байланыссыз дизайндың өлшенетін мөлшердегі өзгерістерге әлсіздігі төмен, және жауап уақыты ұзарады. Бұл қыстырық элементтен термопараға жылу өтуінің үздіксіздігінің азайуына себеп болады, өйткені изоляция қабырғасы бар.
Вакуум термоэлемент
Вакуум трубкасына негізделген термоэлектрлік приборларда қыстырық элемент және термопара вакуумдық стекілі түбекте орналасқан. Вакуум орта прибордың қызмет етуін қалыптастырады. Ауадың болмауы конвекция мен теплопроводтық арқылы жылу жеңілдетуін азайтады. Нәтижесінде, қыстырық элемент жылуын ұзақ уақыт бойы сақтай алады, термопараның үздік жылу басқаруына қолдау көрсетеді. Бұл үздік жылу қалыптасуы мерзімді, дәл және тиімді өлшеулерге қолдау көрсетеді.
Көпбөлік түрі
Көпбөлік түрінің термоэлектрлік приборларында электр ағымы термопара арқылы өтеді. Ағым өткенде, термопараның температурасы өседі. Температура өсуі ағымдың квадраттық орташа (RMS) мәніне пропорционалды. Бұл ағым, температура өсуі және термопараның шығыс электр энергиясы арасындағы туынды қатынас, олардың өлшеулерді дәл жүзеге асыруына негіз болады, өзара өлшеу үшін тиімді методты қамтамасыз етеді.
Термоэлектрлік приборлардың артықшылықтары
Термоэлектрлік приборлар өзара өлшеу және талдау үшін өте маңызды артықшылықтары бар:
Туынды RMS көрсетуі: Ең маңызды артықшылықтардың бірі - вольтаж және ағымдың квадраттық орташа (RMS) мәндерін түзуде өзара көрсету. Бұл қасиет өлшеу процессін ыңғайлаштырады, қолданушылар өзара өлшеулерді өзінің өлшеулерін тез және дәл анықтау үшін қосымша есептеулер немесе татауларды қолдану үшін қажет болмайды.
Бұзық магниттық талауларға иммунитет: Бұл приборлар бұзық магниттық талауларға өзара иммунитетке ие. Бұл иммунитет прибордың қызмет етуіне немесе нәтижелерін бұзып өткенде қолданылмайды. Электр машиналары немесе жүк сызықтарына жақын орнада, магниттық талаулар кездесетін орнада, бұл артықшылық өте маңызды болады.
Елестетті ағым өлшеу аралығы: Термоэлектрлік элементтер арқылы өлшенетін ағымдың кең аралығы бар. Жоғары ағым немесе төмен ағым өлшеулерін өзара өлшенетін мөлшерлерді дәл көрсетеді, олардың өзара өлшеулер үшін өзара өлшеу үшін тиімді болады.
Жоғары ұстанымдылық: Термоэлектрлік приборлар өзара ұстанымдылығы жоғары, олар электр шамаларының өзара өзгерістерін анықтау үшін өзара өзгерістерді өзара анықтау үшін өте маңызды. Бұл өзара өзгерістер лабораторияларда немесе басқа электрлық аспаптарды өзара өзгерту үшін өте маңызды.
потенциометрді өзара өзгерту: Олар потенциометрлерді өзара өзгерту үшін өте қолданылатын. Стандартты элементтің дәлдігін қолдану арқылы, термоэлектрлік приборлар потенциометрлердің өзара өзгерту және өзара өлшеу үшін өте маңызды компоненттер болып табылады.
Дауыстық өзара өзгерту: Термоэлектрлік элементтер дауыстық қателерден өзара өзгерту үшін өте маңызды. Бұл қасиеттері алтернативті (AC) сигналдарды өзара өзгерту үшін өте маңызды, олар өзара өзгерту үшін өте маңызды.
Термоэлектрлік приборлардың жетістіктері
Термоэлектрлік приборлардың бірнеше маңызды жетістіктері бар:
Өзара өзгерту қабілеті: Басқа электрлық өлшеу элементтеріне салыстырғанда, термоэлектрлік приборлар өзара өзгерту қабілеті төмен. Бұл олардың өзара өзгерту үшін өте қолданылатын, олар өзара өзгерту үшін өте қолданылатын. Бұл олардың өзара өзгерту үшін өте қолданылатын, олар өзара өзгерту үшін өте қолданылатын. Бұл олардың өзара өзгерту үшін өте қолданылатын, олар өзара өзгерту үшін өте қолданылатын.
