Яркостный пирометр с оптическим клином

Яркость нити остается неизменной, т.е. U_п не изменяется, уравновешивание происходит путем перемещения оптического клина с переменной прозрачностью, температура считывается при определенном положении оптического клина.

Особенности:

Высокая точность, т.к. яркость растет быстрее, чем температура, т.е. зависимость нелинейная. Поэтому измерение яркости с точностью 1%, а температуры – 0,1%.

Цветовые пирометры.

Интенсивность излучения в разных частях спектра при различных температурах.

При пониженных температурах излучение красных частей.

При повышенных температурах излучение синих частей.

К(λ₁)

С(λ₂)

λ₁ и λ₂ должны быть разнесены.

Система зеркал создает два луча. Один луч проходит через красный цветофильтр, а второй – через синий. Далее усиливаются и находится их соотношение.

Недостаток:

Существует погрешность от неидентичности канала. Поэтому лучше коммутировать потоки на один канал и через один светочувствительный фильтр.

объект

Простейший случай:

На диске цветофильтры чередуются между собой.

Измерение давления.

1 Паскаль – единица измерения давления в системе СИ.

1Па = 1Н/1м²

1МегаПа = 10⁶ Па

Несистемные: атмосферные = 1кгс/см² = 10⁵ Па=1бар.

мм ртутного столба = 133,3 Па

мм водного столба = 9,8 Па

Приборы для измерения давления:

- манометры (давление выше атмосферного, избыточное давление);

- вакуумметры (давление ниже атмосферного);

- дифференциальные манометры – измеряют разность давлений.

Манометры разделяют:

- жидкостные;

- пружинные с упругим преобразователем;

- электрические;

Избыточное давление должно превышать давление при 0⁰С. Абсолютное давление должно превышать давление при 0⁰К.

А) Жидкостные манометры.

1)

P=∆h₁+∆h₂

Стеклянная V – образная трубка заполненная на половину жидкостью. Один конец открыт, а на другой подается давление. Отсчет суммируется от двух показаний – вверх от нуля и вниз от нуля (в этом недостаток).

2) Чашечный манометр:

Площадь левого колена намного больше площади правого, изменение столба жидкости будет прямо пропорционально площади. Т.е. опускание жидкости в чашке незначительно, отсчет от одного уровня, от нуля (в одну сторону).

3) Поплавковый дифференциальный манометр:

Два колена на ½ заполнены и соединены между собой. Уровень левой трубки определяет положение поплавка.

Пусть Р₁ > P₂

ΔP = h(γ_p – γ_c)

γ_p – плотность рабочей среды жидкости;

γ_c – плотность среды;

h=h₁

Перемещение поплавка измеряется дифференциальным трансформаторным датчиком.

U_ВЫХ=k∆P

4) Кольцевой дифференциальный манометр:

Трубка с перегородкой на ½ наполнена жидкостью и подвешена на призме, т.е. может качаться.

Если P₁ > P₂, то жидкость из левой половины вытесняется, появляется разность уровней и возникает вращающий момент М_В.

- вращающий момент; R – радиус; ℓ=h sinα

- тормозящий момент;

Если , то k=

α=arcsin k ∆P

Для получения равномерной (линейной) шкала необходимо использовать арксинусный преобразователь. Для электрического сигнала надо использовать потенциометр с характеристикой арксинус.

5) Колокольный дифференциальный манометр:

Колокол погружен в жидкость. Внутри него Р₂, снаружи Р₁.

На колокол действует выталкивающая сила, пропорциональная разности давлений (и это равно массе жидкости, вытесненной колоколом). Сила уравновешивается пружиной; если не было бы уравновешивающей силы, то колокол бы выпрыгнул. Перемещается измерительный дифференциальный трансформаторный датчик.

Б) Манометры с упругими преобразователями.

1)

Манометр с трубчатой пружиной или трубка Бурдона. Трубка из упругого материала (бронза), прогнута в виде кольца. Один конец запаян, а с другого подается давление. Особенность трубки – сечение. Под действием давления сечение трубки расширяется и трубка распрямляется. Для повышения чувствительности необходимо увеличивать длину трубки. Для уменьшения габаритов датчика трубку можно свернуть спирально, при этом увеличится чувствительность и угловое перемещение оси.

2) Сильфонный дифференциальный манометр.

Разность давлений преобразуется в изгибающий момент балки. Тензодатчик измеряет внутреннее напряжение в балке.

3)Мембранный дифференциальный манометр:

Упругий преобразователь – гофрированная мембрана (сталь, латунь) помещается в коробку.

4)

Две мембранные коробки образованы двумя спаянными мембранами. Коробка заполняется водой, т.к. вода является передающей средой.

Сапфир 22 ДИ – выше атмосферного давления;

ДА – абсолютное давление;

ДД – дифференцирующий датчик;

ДНВ

Подложка бывает либо кремневая либо сапфировая. ТД это кремний.

Есть мембрана (чувствительный элемент) и перемещение незначительное, измеряется внутреннее перемещение. Мембрана соединена с сапфирной подложкой, на которую нанесены пленочные кремниевые тензорезисторы. Сапфир –это кристаллическая решетка, как у кремния.

Пленочный тензодатчик, измеряет растяжение или сжатие – мембраны в радиальном направлении.

ПДВ (преобразователь давления вибрационный):

Упругий элемент – негофрированная мембрана. На ее поверхности струна – плоская лента. Сверху и снизу адаптеры. Колебания струны определяют колебания частоты генератора и зависит от давления.

Датчик давления с вибрирующим цилиндром:

Внутрь цилиндра подается давление. По стенкам цилиндра протекает ток на массу (I). Цилиндр помещен в магнитную систему. На проводник с током (цилиндр), помещенный в магнитное поле действует сила, которую можно определить по правилу левой руки. Под действием этих сил цилиндр вытягивается, сечение искажается пропорционально току, и сила будет действовать в другую сторону, т.е. стенки вибрируют, давление будет влиять на частоту.

Четыре пластины образуют дифференциальный емкостный датчик, которые подключают ко входу усилителя.

Выходная величина – частота электрических колебаний.

Измерение расхода жидкости и газа.

Различают расходы:

1. Мгновенный (в единицу времени: кг/сек);

2. Суммарный (счетчик – водомер, интегрирующие приборы);

Расход можно измерить косвенным путем, измеряя давление, скорость. Можно измерить и прямым путем (объем, масса).