Электрический термометр сопротивления

Представляет собой чувствительные элементы, принцип действия которых основан на свойстве проводников и полупроводников изменять электрические сопротивления при изменении t-ры.

Для Me эта зависимость выражается линейно

R = Ro(l + a(t - to)), где R, Ro - сопротивление при t и to; a - температурный коэффициент сопротивления.

Основными Me: Сu, Pt, реже Те и Ni.

Си и Fe используют до 150С. Для более высоких t-p используют Pt и Ni (до 1000С).

Термометры сопротивления

А) платиновый термометр сопротивления (ТСП)

Б) термистор

1 -слюденая пластина;

2-платиновая проволока;

3-серебряная клейма для скрепления клейм;

4-подводимые серебряные провода;

5-защитный чехол из железа;

6-проводники, покрытые защитным слоем стекла;

7-выводы.

Си и Fe используют до 150С. Для более высоких t-p используют Pt и Ni (до 1000С).

Термисторы имеют отрицательный t-рный коэффициент

R = Ае * B/tx,

где А и В - постоянные коэффициенты, зависящие от свойств проводника;

tx - температура.

Полупроводниковое сопротивление более чувствительно примерно в 8-15 раз, но обладает недостатками.

Нестандартность величин термосопротивлений в одной партии и нелинейность сопротивлений от t-ры.

R

О

Температурные зависимости термосопротивлений

А) Для Me;

Б) для полупроводников.

Величина выходного сигнала термосопротивлений измеряется с помощью автоматических мостов и логометров.

В автоматических электронных мостах применяется автоматическое мостовые измерительные схемы которые служат для измерения электрических сопротивлений, индуктивности и емкости.

Пирометры

Все рассмотренные выше термометры предусматривают прямой контакт между чувствительным элементом и измеряемым телом или средой, такие измерения называются контактными.

Верхний предел этих методов ограничен значениями 1800 - 3000 С. Однако иногда нужно измерять значения > 3000 °С, в некоторых случаях недопустим контакт со средой.

В этих случаях применяют бесконтактные методы, которые измеряют температуру по тепловому излучению. Их называют пиромерами (приборы работающие по этому методу).

Для измерения высоких температур технологических процессов применяют следующие пирометры:

а) квазимонохроматический;

b) полного излучения;

с)спектрального излучения

• Квазимонохроматический пирометр - действие которого основано на использовании зависимости температуры от спектральной энергетической яркости, описывающейся законом Планка.

• Пирометром спектрального излучения называется пирометр, действие которого основано на использовании зависимости температуры от отношения спектральной энергетической яркости для двух или более фиксированных длин волн.

• Пирометром полного излучения называется прибор, действие которого основано на зависимости температуры от интегральной энергетической яркости излучения.

•

2. Методы и средства измерения давления Контроль за большинством технологических процессов связан с измерением давления газа или жидкости.

Если давление измеряется в аппарате с жидкостью или газом, то оно характеризует внутреннюю энергию среды и является одним из параметров состояния.

При измерении различают абсолютное давление, избыточное давление Р и вакуумметрическое давление Рв :

Ра = Р + Ратм Рв = Ратм - Ра

Средства измерения, предназначенные для измерения давления, называются манометрами.

Они делятся на:

1. барометры - измеряют атмосферное давление;

2. манометры избыточное давление - когда давление больше атмосферного;

3. вакуумметры - когда давление меньше атмосферного;

4. манометры абсолютного давления;

5. напоромеры и тягомеры, когда давление меньше 40 МПа;

6. дифманометры, которые замеряют перепад давлений.

В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия давления на чувствительный элемент средства измерения давлений делятся на:

1. жидкостные;

2. деформационные (упругие);

3. пьезоэлектрические;

4. магнитоупругие;

5. ионизационные;

6. тепловые.

1. Предназначены для измерения небольших давлений, разряжений или разности давлений, в основном, в лабораторных условиях.

Принцип измерения: уравновешивание измеряемого давления или разностидавлений, давлением столба жидкости:

Р = h *p- для измерений Р;

ΔР = Р₁ - Р₂ = Δh * γ - для измерений разности давлений; где Р, PI, P2 - измеряемое давление , ΔР - их разность, h - высота столба жидкости, ρ удельный вес жидкости.

Жидкостные манометры бывают следующих типов:

А) U-образные

Б) Чашечный манометр

В) С наклонной трубкой

2. Деформационные манометры подразделяются на приборы:

a) с одновитковой трубчатой пружиной (трубка Бур дона);

b) многовитковая трубчатая пружина (Геликс);

c) с гармониковой пружиной (сильфон);

d) мембраны.

Принцип действия этих манометров основан на уравновешивании сил измеряемого давления упругими силами пружины. При этом происходит перемещение участка пружины, находящейся в функциональной связи с измеряемой величиной давления и используемого перемещения отсчетного и регистрирующего устройства. 1) одновитковая пружина α- угол отклонения данной трубки

Пунктиром показаны положения пружины и его поперечного сечения при увеличении Р от 0 до Р.

2). Многовитковая трубчатая пружина (Геникс)

Принцип действия многовитковой пружины аналогичен одновитковая, но ее чувствительность больше за счет роста < α, который возрастает во столько же раз, во сколько длина оси многовитковой пружины больше длины оси одновитковои пружины.

Р

3). Сильфоном измеряют размер h с изменением величины измеряемого давления.

Они обеспечивают линейную зависимость перемещения от Р и могут применятся при значительных величинах давления.

4). Мембраны

В них используется зависимость прогиба Δh от изменения давления ΔР. Деформация мембраны от Р выражается формулой:

Е - модули упругости;

А, В - безразмерные коэффициенты, зависящие от типа гофр;

R - радиус материала;

δ-толщина материала.

Мембраны применяются в дифманометрах. По обе стороны мембраны действует измеряемое давление Pi и Р₂ и Ah определяется формулой: X

Под мембраной ставится кристалл, который накапливает электричество под действием давления.

Мембранные манометры типа ДМПК

Система дистанционного измерения расх. обев. широкое распространение получили мембранные дифманометры типа ДМПК-4. Цифра 4 обозначает давление измеряемой среды до 4кг на 1 см² , есть еще ДМНК-100.

Принцип действия:

При изменении разности P₁ - Р₂ = ΔР. Мембрана 1 прогибается и перемещая рычаги 2 влечет за собой изменение расстояния между соплом и заслонкой 3. Давление в системе «сопло - заслонка» пропорционально ΔР и является измерительным сигналом, который после усиления подается на вторичный прибор.

Дифманометры мембранные типа ДМ

Они имеют выходной унифицированный сигнал и могут работать в комплекте со вторичными диф.трансформаторными приборами.

Счетчики Различают 2 вида:

— скоростные счетчики изготавливают с вертушкой по вертикальной оси а) Счетчик с вертушкой

б) Счетчик турбинный с преобразованием числа оборотов с помощью
тахогенератора.

в) Счетчик индуктивный, используется принцип замыкания магнитной цепи
лопастями крыльчатки.

У всех вертикально осевых.

Скоростные счетчики изготавливают на вертушке, установленной в камере счетчика. Скорость вертушки пропорциональна скорости жидкости.

Число оборотов суммируется счетным механизмом.

Объемные жидкостные счетчики выпускают - поршневые с эвольвентными шестернями, - дисковые и ротационные.

Количество жидкости определяется объемом его камеры, установленной на число циклов (ход поршня, качание диска, обороты шестерни) счетчика.

На данных рисунках показаны счетчики количества вещества скоростные. Под а) счетчик с вертушкой.

Для электропроводящих жидкостей используется индукционные расходометры, использующие принцип наведения ЭДС потоком жидкости при пересечении магнитного поля.

см. выше Принципиальная схема индукционного расходомера.

Вибрационно - массовые расходомеры.

Q

Измерительная часть расходомера представляет собой маятник на упругой подвеске, образованный тонкостенной трубкой 1 с тяжелым грузом 2 из ферромагнитного материала. В трубку поступает газожидкостный поток, в корпусе 3 ввернуты пробки 4 из немагнитного материала и к ним снаружи прикреплен трехстержневой магнитопровод с катушками 5 на каждом стержне.

Подачей на катушки импульсного тока от возбудителя 6 вызываются свободные затухающие колебания маятника. Амплитуда колебаний снимается с катушки 5 в виде напряжения и затухающего по экспоненциальному закону.

Масса газожидкостной смеси зависит от амплитуды, затухающих колебаний функции.

Расходомер обеспечивает измерение среднего массового расхода с точностью 2%.

Приборы для измерения уровня Приборы для измерения уровня по принципу действия делят:

1- поплавковые;

2 - дифманометрические;

3 - электрические;

4 - радиоактивные;

5 - ультразвуковые.

Поплавковые уровнемеры используют принцип слежения поплавка, плавающего на поверхности жидкости, за изменением ее уровня.

Схемы поплавковых уровнемеров:

а)----------

.

а) камерное измерение уровня:

1 - поплавок;

2 - противовес;

3 - Выходное устройство, преобразующее изменение уровня в показание прибора.

б) следящий уровнемер:

1 - поплавок;

2 - рычаг, передающий усилие натяжения троса на управляющий элемент;

3 - управляющий элемент;

4 - двигатель электрический;

5 - барабан.

2. Дифманометрические уровнемеры основаны на принципе разности давлений вверху и внизу столба измеряемой жидкости.

В качестве измерительного прибора используется дифманометр.

Н = (р + hγ) - р = hγ, если γ = const, то Н = h

P+hX

Емкостной уровнемер

Емкость измеряется мостовой схемой по принципу емкостных

уровнемеров.

Принцип действия основан на измерении электрической емкости

между двумя электродами. Одним электродом обычно является резервуар,

второй - изолирован.

Емкость конденсатора равна

проводимая жидкость

-пластина

1-электрод - корпус;

2-изолированный от корпуса электрод.

При постоянных размерах аппарата и электрода и геометрическом расположении емкость будет зависеть от диэлектрической проницаемости среды, является функцией уровня (чем больше уровень, тем больше емкость).

Радиоактивный уровнемер

Из радиоактивных уровнемеров наибольшее распространение получили гамма-реле.

1 - источники излучения;

2 - приемники;

3 - блок управления;

4 - сигнальные лампы предельных значений уровня.

Здесь используется принцип ослабления излучения измеряемой средой. которое выражается зависимостью

I=I₀*e-^md

I, I₀ - интенсивность потоков излучения до и после прохождения слоя вещества;

и d - плотность и слой поглотителя;

μ- массовый коэффициент поглощения

Ультразвуковые уровнемеры

1 - излучатель и приемник;

2 - генератор;

3 - измеритель времени;

4 - усилитель;

5 - самописец.

t=

2l/C

L - расстояние;

Q - скорость распространения ультразвука в измеряемой среде.

Расходомеры

Это приборы, с помощью которых определяют суммарное количество вещества, прошедший за определенный промежуток время.

Принцип работы больший части расходомеров основан на эффекте от установки в трубопроводе сужающих устройств (дросселей). При прохождении жидкости или газов через дроссель, скорость потока в месте сужения резко возрастает, а давление падает.

Разность давлений до и после дросселя называют перепадом давлений и он зависит от расхода среды, что положено в основу расчета расхода.

Различают расходомеры переменного и постоянного перепада давлений.

К расходомерам постоянного перепада давлений относятся ротаметры с поплавком свободно перемещающемся в конической трубке и расходомеры с нагруженным поршням.

Сужающими устройствами переменного давления являются диафрагмы, трубки Вентури и трубки Пито.

Перепад давлений измеряем дифманометрами.

Ротаметры

В прозрачном корпусе 1 под действием потока Q перемещается поплавок 2.

Принцип действия заключается в том, что при движении жидкости или газа снизу вверх через коническую трубку, помещенной внутри ее поплавок поднимается или спускается до тех пор, пока сила его тяжести не уравновесится выталкивающей силой потока.

Для не прозрачных жидкостей ротаметры снабжены магнитными или дифференциальными преобразователями, обеспечивающими одновременно дистанционную передачу показаний.

Q

Ротаметры для измерения расхода непрозрачных жидкостей А) с магнитным преобразователем и пневматической дистанционной системой;

Б) с дифференциальной трансформаторной схемой преобразования и электрической передачи

1-поплавок;

2-корпус; * 3-постоянный магнит; 4-наружный магнит;

5-пневматический преобразователь (сопло-заслонка); 6-дифференциально-трансформаторный преобразователь.

Сужающие устройства

Наиболее распространенным методом расхода является метод переменного перепада давления если в трубопровод (1) - ввести сужающие устройства 2, то давление Р1 будет больше давления Р2

Разность давлений связана с объемным расходом Q следующим соотношением:

или Q ≈√р К, где Р = Р1 - Р2

F ₀ -площадь поперечного сечения диаметрально сужающего устройства;

γ- удельный вес измеряемой среды; α- коэффициент расхода

Для измерения расхода применяют нормальные диафрагмы и сопла. Дифференциальные манометры для измерения расхода. Для измерения перепадов давления на сужающих устройств используются дифф. манометры.

A