3.2 Сурет. Өлшеу аспаптарын термоэлектрлі түрлендіргіш тізбегіне қосу схемасы

Аспапты қосудың екі схемасын тізбекке ең болмағанда тағы бір, үшінші С өткізгішін қосу ретінде (сурет 3.2, б) тізбегі үшін мынаны аламыз

Е_АВС (t t₁ t₀) = e_АВ (t) + e_ВС (t₁) + e_СВ (t₁) + e_ВА (t₀).

е_ВС (t₁) = - е_СВ (t₁) мен е_ВА (t₀) = - е_АВ (t₀) ескерсек,

Е_АВС (t t₁ t₀) = e_АВ (t) – e_АВ (t₀) = Е (t t₀), (3.9)

яғни (3.9) теңдеуі тағы да (3.4)-пен сәйкес келеді.

Осыдан, (3.8) бен (3.9) теңдеулері (3.4)-пен сәйкес болғанынан, ТЭТ-нің термоЭҚК-сі оның тізбегіне ұштарындағы температуралары тең болған кезде үшінші өткізгішті енгізгеннен еш өзгермейді. Бұл тұжырымды ТЭТ контурына өткізгіштің ұштарындағы температуралары тең болу шартынды кез-келген санынды өткізгіштерге пайдалануға болады. Көрсетілген тұжырымды сонымен қатар қосылған өлшеу аспабы үшін де жатқызуға болады.

Өлшеу аспабын екі схема бойынша (сурет 3.2, а,б) ТЭТ контурына қосу бірдей мүмкіндігіне ие; онда ТЭТ-те генерацияланатын термоЭҚК бұрмаланады.

Контурдағы 2 мен 3 (сурет 3.2,а) немесе 3 пен 4 (сурет 3.2,б) дәнекер температураларының тепе-теңсіздігінде паразитті термоЭҚК пайда болады.

ТЭТ-пен бірге жұмыс істейтін өлшегіш ретінде магниттіэлектрлі жүйенің милливольтметрлері, потенциометрлер қолданылады.

2. Электрлі емес шамаларды өлшеу

Электрлі емес шамалардың датчиктері

Параметрлік түрлендіргіштер. Генераторлы түрлендіргіш-тер. Электрлі емес шамаларды ғылыми зерттеулерде өлшеуге тура келеді. Мысалы, жаңа физикалық құбылыстарды, космосты, мұхиттарды, жер түпкірін, жаңа материалдардың және заттардың қасиеті мен құрамын анықтағанда, технологиялық өндірістік процесстерді басқару мен бақылауда сапалы өнімдерді шығаруда бақылау және т.б. болады.

Электрлі емес шамаларды өлшеуде көбінесе ауыл шаруашылығына, медицинаға, ортаны қорғау қызметіне сүйенеді.

Әр түрлі электрлі өлшеу қондырғылары өндірістерден шығаратын және электрлі емес шамалардың өлшемі тізімде көрсетілген.

Сондықтан мұнда өлшеулердің кейбір шамалары көбінесе жиі кездесетін өндірістер мен ғылыми зерттеулерде қарастырылады.Мысалы, температураны өлшеу қажетті болғанда, газ бен сұйық заттардың концентрациясын анықтауда, ал газ бен сұйықтардың қысымдары химиялық өндірістерде, газ бен мұнай кәсіпорындарда, металлургияда, жылу энергетикасында, тамақ кәсіпорындарында, ауыл шаруашылығында, медицинада және т.б. кездеседі.

Қысымның, өлшемнің орын ауыстыруын өлшеу машина жасау зауыттарында, прибор жасау зауыттарында және көбінесе автоматтандырылған өндірістерде, кәсіпорын жұмыстарында жүзеге асады. Сондықтан, сұйық пен газ тәрізді ортаның температурасын, қысымын, өлшемін, арақашықтығын, концентрациясын өлшеуді қарастырамыз.

Температураны өлшеу

Қазіргі уақытта температураны өлшеу диапазоны өте үлкен. Практикада көбінесе жиі стационарлы немесе жай өзгеру температураларын өлшеу талап етіледі(жылдамдығы 1 минутына мөлшермен 1⁰С). Сонымен бірге температураны өлшеуде қажет-тілікке сай секундына жуздеген градусқа өзгеретіндер кездеседі. Мысалы, газ ауалы авиацианық двигателінің трактіндегі температура.

Шамамен нақты өлшеу температураның эталонымен анықталады.

Бірлік шығарудың аздаған қателігі S-ті өлшеуде температураның –200⁰С-ден +1000⁰С-қа дейінгі диапазонында орташа квадраттық ауытқумен сипатталады. 0,0005⁰С-тан көтерілмейтінін ескерілмеген жүйелік қателігі 0,0002⁰С-тан артпаған. Температураның бірлігі көрсетілген аймақта шегі S=0.02⁰С және b=0.0005⁰С мәндерімен белгіленеді.

Температураны өлшеу әдістері әртүрлі. Олар бір-бірінен өлшеу диапазондарымен ерекшелінеді. Соңғы белгілері бойынша температураны өлшеу контактті және контактті емес деп бөлінеді.

Контактті емес өлшемдерге арналған құралдар температура 2500⁰С-тан асқанда өлшеу объектісі бар түрлендіргіш контактісі қиындағанда немесе мүмкін емес болғанда (қозғалатын немесе жойылған объект, агрессивті орта және т.б.) немесе термотүрлендіргіштің орналастыруға байланысты объектінің температуралық өрісін өзгерту мүмкін емес болғанда қолданылады.

Температураны өлшеуде оның мәніне байланысты әртүрлі приборлар дәлдікті және өлшеудің шартын қолдануды қажет етуі мүмкін. 3.1-кестеде жуық мәндерінің температураны өлшеу диапазоны және қол жеткізген өлшеу дәлдігі мен көбінесе температураны өлшеудегі кеңінен таралған приборлар келтірілген.

3.1-кесте

Температураны өлшеу құралдары	Өлшеу диапазоны	Шыққан қателігі
Контактілі Термометрлер кедергілері Терморезисторлармен: Асыл металдардан Асыл емес металдардан Жартылай өткізгіш материалдардан Термометрлер кедергілері терморезисторлармен Кварцттік термометрлер Термоэлектрлі термометрлер терможұптарымен: Асыл металдардан Асыл емес металдардан Асыл емес қиын балқитын металдардан Контактты емес пирометрлі сәулелену: Радиациялық Оптикалық (жарықтылық) түсті	-260 +1300 -200 +200 -270 +300 -60 +100 -50 +100 20-1800 -200+1300 0-2500 20-4000 700-10000 900-3000	0,002 0,5 1,0 1,0 0,05 0,1 1,0 1,0 1,0 0,5 1,0

Үгілмелі материалдардың және сұйықтардың деңгейін өлшеу шамамен 100 мм-ден 100 м-ге дейінгі үлкен орын ауыстыру түрлендірулері бар түрлендірулерді теңестіретін кәдімгі ұқсас құралдарды шығарады (реостат, сыйымдылық) қателігі % болатын үлкен диапазондағы өлшеу деңгейінің келтірілген өзгерісін сыйымдылық тепе-теңдігі қамтамасыз етеді. Қопарылыс тудыратын сұйықтық жоғары қысымда орналасқан кездегі сұйықтардың деңгейін өлшеу үшін қолданылады. Өте жоғары дәлдік алыс қашықтықта өлшейтін сандық лазерлер кеңінен қолданылады. Қателігімм болатын сериалы шығаратын лазерді дальномерлер күніне кез-келген уақытта ара-қашықтығы 20-30 км аралықтарды өлшеу үшін қолданылады. Лазерлі дальномерлер тағы да әуе кеңістігін зерттеу үшін қолданылады («Луноход-1» лазерлі дальномерлермен ара-қашықтықы өлшеу қамтамасыз етілді). Жүздеген, мыңдаған ара-қашықтықтарды өлшеуде радиодальномерлер қолданылады. Геометриялық өлшемін және ара-қашықтығын өлшеу өндірістік жұмыстарда жүргізіледі. Бұл функциялар жұмыста (реостатты, индуктивті) ауыстыру кәдімгі ұқсас түрлендірулермен орындалады, сол сияқты сандық функциялар да орындалады. Қозғалыстағы элементтердің ара-қашықтығын өлшеу жұмысында, алыстан (10 мм-ге дейін), жақыннан (10 м-ге дейін) және өте жақын (мм шамасымен) талап еткен араластыру және қызмет ету зонасында жұмысты автоматты түрде қолданылады.

3.2-кесте

Сызықтық өлшемдер мен ара-қашықтықты өлшеу құралдары	Өлшенетін өлшемдер мен ара-қашықтықтар, мм	Қателігі, %
Аналогты Реостатты Сыйымдылықты Индуктивті Сандық Лазерлі санауыш	10-1 – 102 10-3—103 10-4 – 10 10-4 – 102 10—107 10-2-103	0,5 0,5 0,0025 0,005 0,005

Қоспалардың концентрациясын өлшеу

Практикада көбінесе сұйық қоспалардың концентрация-ларын өлшеуді талап етеді. Сұйық қоспалардың компоненттерінде органикалық емес (металдар, тұздар, қышқылдар, негіздер т.б.) және органикалық (мұнай өнімдері, микроорганизмдер т.б.) болады.

Мұндай компоненттердің концентрациясын өлшеу диапазоны әртүрлі., мысалы, табиғи суда тұздың концентрациясы 0,01-ден 100мг/л-ге дейін өзгереді, ал мұнай өнімдерінде концнтрация 5-10мг/л-ден аспауы керек, сонымен қатар сутегіні иондармен қышқыл немесе негіз түзетін сұйық қоспаларының қоспасы 10-ден 1г-ион/л-ге дейін өзгереді т.б.

Мысалы мұндай компоненттердің концентрациясын өлшеу диапазоны әртүрлі., табиғи суда тұздың концентрациясы 0,01-ден 100мг/л-ге дейін Қоапалардың концентрациясын өлшеу кезінде, аспаптардың келтірілген өлшеу қателігі -ті құрайды.

Жылу энергетикасында, тамақ өнеркәсібінде судың тығыздығын және оның құрамындағы тұздың, Ca,Na және Mg-дің концентрациясын өлшеу міндетті түрде бақылауға алынады. Қателігі болатын электрлі түрлендіретін кондуктометры (солемерлер) судағы тұздың концентрациясын анықтау үшін қол-данылады. Сонымен қатар кондуктометрлер судың қышқылдығы-ның концентрациясын өлшеуге қолданылады. Қателігі болатын ГСП электрлі сигналға негізделген автоматты кондуктометрлер сұйық орталардың концентрациясын автоматты түрде өлшейді.

Қазіргі заманда ғылым мен техника аймағында магнит өрісінің параметрлерін өлшеу міндетті.Мысалы, жердің және планеталар мен космос кеңістігінің магнит өрісін анықтағанда, геологиялық барлаудағы табиғи байлықты, криогенді элетроэнергетикада, медицинадағы биологиялық объектілердің магнит өрісін анықтауда, үзілмелі тізбектегі жоғары токтарды өлшеуде, аспап құру, машина құру электрондық және радиотехникалық өнеркәсіптерде т.б қолданылады. Өлшеу шарттарында әрбір осы аймағынан өздерінің белгілі бір диапазонында дәл өлшеу және жиілік диапазонын өлшеуді талап етеді. Мысалы, магнит индукциясын 10тен 10Тл диапазонында өлшеу керек, ал жиілік диапзонындағы тербеліс 0-ден ондаған мегагерц негізінде болуы керек. Өлшеу кезіндегі қателік шегі 0,001% құрауы керек.

3.3-кестеде қазіргі теслометрлердің жиілікті өлшеу диапазондарының шегі келтірілген. 3.4-кестеде магнитті өлшеу аспаптары мен өндірістің сериялы шығарылуы келтірілген.

3.3-кесте

Тесламетр	Өлшеу диапазоны	Жиілік диапзоны, Гц
Индукциялы Магниттімеханикалы Гальвономагнитті Ферромодуляциялы Квантті Жоғары өткізгішті	10-11–10-4 10-5 – 102 10-10 – 10-4 10-12 – 10-6 10-14 – 10-4	1-30-106; 0-10; 0-105; 0-103; 0 — 2 -103 -103

3.4-кесте

Магнитті өлшеу аспабы	Жоғары шекті диапазондар	Негізгі келтірілген қателіктер, %
Магнитті электрлі веберметр Фотогальвонометрлі веберметр Электронды веберметр Сандық веберметр Холл түрлендіруші тесламетр Ферромодуляциялы тесламетр Ядерлі-резонансты тесламетр	500—1011 мкВб 2—500 мкВб 25—25-102 мкВб 10-2— 10 мкВб 10-3 —2 Тл 5-10-7 — 5-10-3 Тл 2,5-10-2-2,5 Тл	1,5;2,5;4 1,5;2,5;4 1;2,5 0,5 1,5;2,5 1,0; 1,5;2,5;5 0,01;0,03

Индукциондық инпульс әдісі тұрақты магнит өрісіндегі параметрлерді өлшеу үшін кеңінен қолданылады. Бұл тәсілмен өлшеу жүйесі 3.3-суретінде келтірілген, мұндағы U_К -өлшеу катушкасы; БГ- баллистикалық гальвонометрлер; М-үлгілі катушканың қатысты индуктивтілігі.