Termodinamiku Istrument

Definizzjoni

L-instrument tal-thermocouple huwa definit bħala ġism ta’ misurament li jistenna l-thermocouple biex jiddetermina t-tempertura, il-korrent, u l-voltatt. Din l-instrument versatile hija tista’ timmiss għal misuri f’dikji ta’ kurrent alternativ (AC) u dirett (DC), li jiġi disponibbli bħala strument prezzjuż fil-aqbar tas-silġ tad-dawk applikazzjonijiet.

Basics tal-Thermocouple

It-thermocouple huwa ġism elektriku konsistenn mill-ġewwa tal-fil tas-silġ minn metali differenti. Il-funzjonalità tiegħu hi mbasata fuq prinċipju fundamentali: fl-intersezzjoni fejn dawn il-metali żgħażagħ jagħmlu kontatt, l-enerġija termika tuċċed fi enerġija elektrika. Dan il-fenomen, magħruf bħal-effett Seebeck, huwa l-baśis għall-operazzjoni tal-instrumenti tal-thermocouple, li jkunu jistgħu jiżgħu l-temperatur u l-oħra parametri elektriki billi jusserraf l-potentjal elektriku mgħodd mill-intersezzjonijiet tal-metali.

Mekkanism tal-Operazzjoni

Biex timmiss l-ammont tal-kurrent elektriku, il-kurrent li għandu jiġi mmisurat jiġi passat permezz tal-intersezzjoni tal-thermocouple. Waqt li t-trenta tagħha, tiġi mġarrba l-ħelu fit-trenta element. B’moħbija, it-thermocouple jiġi indut l-enerġija mottriċi (emf) fis-silġ tal-terminali tal-output. Dan l-emf indukt huwa misuratur permezz ta’ instrument Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC). L-ammont ta’ din l-emf huwa direttamente proporzjonali ma’ l-temperatur fl-intersezzjoni tal-thermocouple u mal-valur root - mean - square (RMS) tal-kurrent misuratu.

Vantaggi Kardinali

Widnet il-vantaggi tal-instrumenti tal-thermocouple huwa l-abbilità tagħhom biex jagħmlu misuri ta’ kurrent u voltatt għada freqwenza. Dawn l-instrumenti jiġu rivelati aktar aċkurati meta jaffrontaw freqwenzi waħda osku mill-50Hz, li jgħin lilhom biex ikunu ideali għal applikazzjonijiet fejn parametri elektriki ta’ freqwenza għaddejqa huma necessari biex jiġu dterminati preċiżament.

Prinċipju tal-Operazzjoni tal-Instrumenti Termodinamika

Il-għadit tal-emf termiku jiġi generat fit-trenta konsistenn mill-ġewwa tas-silġ minn metali żgħażagħ. It-temperatur fl-intersezzjoni fejn dawn il-metali jagħmlu kontatt tkun importanti ħafna għall-operazzjoni oħla u huwa parametru kardinale biex nifhem kif l-instrument funzjona.

Ħalli a u b jkunu kostanti li l-valur tagħhom huwa determinat mill-proprietajiet tal-metali użati fil-thermocouple. Tipikalment, il-valur ta' a jkun bejn 40 u 50 microvolts, samment b jkun f'valur bejn qabel u miċud microvolts per gradi Celsius skwara μV/C°2.

Denota Δθ bħal il-differenza temperaturi bejn l-intersezzjonijiet tal-ħelu u l-qalid tal-thermocouple. Bil-baśis dan, il-relevant espressjonijiet relazjonati mal-temperatur jiġu derivati sew.

Il-ħejja tigenera ħelu, u l-ammont tal-ħelu prodott huwa direttamente proporzjonali ll-prodott tal-kwart tal-valur root - mean - square (RMS) tal-kurrent (I) u l-resistanza (R) tal-element tal-ħejja, espressa bl-formula I2R. Konsekwentement, l-żidiet fl-temperatur huwa wkoll proporzjonali ll-ħelu prodott mill-element tal-ħejja. Din ir-ralaż huwa fundamental biex nifhem kif l-element tal-ħejja jopera u influenzja l-temperatur fil-sistema, li jstabili l-connessioni ċara bejn l-input elektriku u l-output termiku.

L-instrument tal-thermocouple għandu żewġ intersezzjonijiet qalid u ħelu. Il-differenza bejn dawn żewġ intersezzjonijiet tiegħet expressa bħal

Il-valur ta’ b huwa żgħir għal iktar minn a u għalhekk huwa inorat. It-temperatur fl-intersezzjoni tiegħet expressa bħal

Il-deflessjoni tal-instrument Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) huwa direttamente proporzjonali l-enerġija mottriċi (emf) indukt fis-silġ tal-terminali. Din ir-ralaż ifisser li meta l-emf indukt jiżdied jew jniqs, id-deflessjoni tal-coil tal-instrument jivvjaġġa b'moħbija mod. Matematikament, id-deflessjoni tal-coil tal-instrumenti kif dawn jistgħu jiġu exprissi bl-equazzjoni sew, li jinkludi l-prinċipji fizika goveranti l-risposta tal-instrument għall-input elektriku.

Hawn, l-espressjon K3 - aK1K2R) tipprodiċi valur kostanti. Din il-caratteristika jiġi l-instrument li japprezenti risposta ta’ leggi kwadrat, li ifisser li l-output tal-instrument varja bħala l-kwadrat tal-quantità input (kif kurrent jew voltatt).

Konstruzzjoni tal-Instrument Termodinamika

L-instrument termodinamika huwa prinsipalmen kompost minn żewġ komponenti essenzjali: l-element termodinamika u l-instrument indikant. Dawn żewġ parti joperaw fl-iskonkorso sabiex jgħin biex jikkompli l-accurata misurament tal-quantità elektriku u termiku.

Elementi Termodinamika

Erba’ tipi differenti tal-elementi termodinamika huma komuni fil-instrumenti tal-thermocouple. Kull tip għandu l-proprijetajiet u l-prinċipji operattivi tagħhom, li huma dettagjati hawn taħt.

Tip ta’ Kontatt

It-tip ta’ kontatt tal-element termodinamika utilizza heater separat. Kif ilustrat fil-figura t'hawn taħt, l-intersezzjoni tal-thermocouple jiġi portat f’kontatt fis-fis bil-ħejja. Din il-kontatt diretta tfacilita l-efiċjenti transferiment tal-ħelu mill-ħejja għall-intersezzjoni tal-thermocouple, li huwa importanti għal l-accurata konverżjoni tal-enerġija termika miggenerata mill-ħejja fi segnjal elektriku (emf) li jistgħu jiġu misurati mill-instrument indikant.

Funzjonijiet tal-Element tal-Ħejja Elettrika

L-element tal-ħejja elettrika serva s-silġ kritika fin-nstrument termodinamika:

• Konverżjoni ta’ Enerġija: Huwa agħfas komponenti fl-konverżjoni tal-enerġija elettrika f’tal-ħelu. Din il-konverżjoni hi l-pass inizjali fl-proċess li jippermetti l-misurament tal-quantità elettriku fl-effetti termiku.

• Konverżjoni Termodinamika: Li jistenna l-effett Seebeck, l-enerġija termika miggenerata mill-element tal-ħejja jiġi ppoi konvertita f’tal-elettrika. Din il-konverżjoni jiġi fl-intersezzjoni tal-thermocouple, fejn il-differenza temperaturi bejn l-intersezzjonijiet tal-ħelu u l-qalid krea l-enerġija mottriċi (emf).

• Operazzjoni tal-Instrument: Is-silġ tal-terminali tal-thermocouple jiġu kkonektati mal-instrument Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC). Ammont minimu tal-enerġija elettrika prodotta jiġi utilizzat biex jiġi defless il-puntiera tal-PMMC. Din l-enerġija hi stokkata fis-spring tal-instrument, li jgħin biex jiġi mantanuta l-posizzjoni tal-puntiera u t-indika l-ammont misuratu.

Tipi ta’ Elementi Termodinamika

Instrument Tip Non-Kontatt

Fil-instrumenti termodinamika non-kontatt, ma jkunx hemm konnezzjoni elettrika diretta bejn l-element tal-ħejja u l-thermocouple. Invece, is-silġ żewġ parti huma separati permezz tal-strato tal-isolazzjoni elettrika. While din l-isolazzjoni tgħaddi l-isolazzjoni elettrika, ukoll twassal impatt notevoli fuq l-prestazzjoni tal-instrument. Minflok mill-instrumenti ta’ tip kontatt, id-disinn non-kontatt jiġi l-sistema iktar sensittiva għal l-ebda biddel fl-ammont misuratu u jiġi l-riżultati tal-response nkisb. Dan xejn għal l-ħejja transferiment mill-element tal-ħejja għall-thermocouple huwa iktar effiċjenti għal l-presenza tal-barrier tal-isolazzjoni.

Element Termodinamika f’Vakju

Fil-instrumenti termodinamika bsata fuq tub tas-vakju, is-silġ l-element tal-ħejja u l-thermocouple huma inkapsulati f’tub tas-vakju. Din l-ambjent tas-vakju jiġi significativamenti l-efiċjenza tal-instrument. Billi elimina l-presenza tal-arja, l-perdita tal-ħejja permezz tal-konvezzjoni u l-konduzzjoni jiġi nkisb. Kif reżultat, l-element tal-ħejja tista’ tretieni l-ħejja tagħha għal perjodu estensiv, assikuranti l-istabillità u l-kostanza l-ħejja sorg tal-thermocouple. Din l-istabilità f’tal-ħejja genera jiġi l-akurat u l-affidabbli misuri fil-ġimgħa.

Tip Bridge

Fil-instrumenti termodinamika ta’ tip bridge, il-kurrent elettriku jiġi passat direttament permezz tal-thermocouple. Waqt li t-tagħha, huwa jiġi kreat l-żidiet fl-temperatur tal-thermocouple. L-ammont ta’ din l-żidiet fl-temperatur huwa direttamente proporzjonali l-valur root - mean - square (RMS) tal-kurrent. Din ir-ralaż diretta bejn il-kurrent, l-żidiet fl-temperatur, u l-resultant output elettriku mill-thermocouple huwa l-baśis kif dawn l-instrumenti jiġu misurati l-quantità elettriku, li jfornixxi l-affidabbli u l-efiċjenti metodu għal diversi applikazzjonijiet ta’ misurament.

Vantaggi tal-Instrumenti Termodinamika

L-instrumenti termodinamika jiġu offerti diversi vantaggi notevoli, li jgħin biex ikunu strumenti prezzjużi fil-misurament u l-analisi elettrika:

• Indikazzjoni Dirett RMS: Wiednet il-vantaggi huwa l-abbilità biex jiġi indikati l-valur root - mean - square (RMS) tal-voltatt u kurrent fuq il-waveform. Din il-karatteristika tiġi semplifikati l-proċess ta’ misurament, allowand l-utenti biex jiġu rapidament u l-akurat determinati dawn l-essenzjali parametri elettriku mingħajr l-bisogna għal addizzjonali kalkulazzjonijiet jew metodi komplikati ta’ konverżjoni.

• Immunità għal Stray Campi Magnetiċi: Dawn l-instrumenti huma inherentemente resistenti għal l-influenza ta’ stray campi magnetiċi. Din l-immunità tiġi aktar akurat u l-affidabbli misuri, billi l-disturbanzijiet magnetiċi esterni ma jkunux jinterferiscu mal-operazzjoni tal-instrument u ma jkunux jskewjaw l-riżultati. Fil-ambjenti fejn l-interferenza magnetika huwa komuni, kif l-press fil-proximità tal-makinijiet elettrika jew tal-linji tal-kurrent, dan il-vantaggi jiġi partikulari significanti.

• Amplu Speċtri ta’ Misuri ta’ Kurrent: L-elementi termodinamika utilizzati fid-dawn l-instrumenti jippermettu amplitud speċtri ta’ misuri ta’ kurrent. Mhux dipendenti mill-applikazzjonijiet ta’ bass kurrent jew l-alt kurrent, l-instrumenti termodinamika jistgħu l-accuratamente kapta u l-display tal-valuri relevanti, li jiġi l-versatile għal diversi sistemi elettriku u l-setups eksperimentali.

• Sensibilità Alta: L-instrumenti termodinamika jiġu karatterizzati b’sensibilità alta, li jiġi l-abbilità biex jiġi detektati anke l-baxx biddel fl-quantità elettriku. Din is-sensibilità huwa cruciali għal l-accuratamente misuri fil-applikazzjonijiet fejn l-minuti varjazzjonijiet fil-voltatt jew kurrent jistgħu jiġu l-implications significanti, kif fl-abitarj tal-ricerka jew fil-calibration ta’ l-oħra strumenti elettrika.

• Utilità ta’ Calibration Potentiometer: Huma ekstremament utili għal calibration potentiometers. Billi jistenna l-accuratezza ta’ standard cell, l-instrumenti termodinamika jistgħu jiġu l-assicurati l-funzionament u l-accuratezza ta’ potentiometers, li huma l-essenzjali komponenti f’diversi sistemi elettriku għal l-regulation u l-misurament tal-voltatt.

• Operazzjoni Indipendent fuq il-Freqwenza: L-elementi termodinamika huma liberi minn l-erruri ta’ freqwenza, li jiġi l-instrumenti jistgħu jiġu l-utilizzati permezz amplitud speċtri ta’ freqwenzi. Din il-karatteristika jiġi l-adatti għal l-applikazzjonijiet involvanti kurrent alternativ (AC) signals ta’ diversi freqwenzi, mill-power systems ta’ bass freqwenza sal-high freqwenza circuits elettronika.

Disvantaggi tal-Instrumenti Termodinamika

Nonostante l-abbundanza ta’ forti, l-instrumenti termodinamika għandhom wiedet limitazzjoni:

• Kapaċità ta’ Overload Limitata: Minflok mill-oħra tipi ta’ elementi ta’ misurament elettriku, l-instrumenti termodinamika għandhom relativament bassa kapaċità ta’ overload. Din ifisser li huma iktar vulnerabili għal l-danni jew l-erruri ta’ lettura meta jiġu esposti għal kurrent jew voltatt li jiġu supera l-limiti tagħhom. Kif reżultat, l-attenzione u l-misuri ta’ protezzjoni adekvati huma neċessarji meta jiġu l-utilizzati fid-dawn l-instrumenti fil-applikazzjonijiet fejn l-overload conditions jistgħu jiġu l-presenti biex jiġu l-evitat il-falliment tal-instrument u l-compromiss tal-accuratezza ta’ misurament.