Ზღაპრები

გაზომვის ტექნოლოგია. თერმოწყვილის ელექტრომამოძრავებელი ძალისა და სპეციფიკური თერმოემფ-ის განსაზღვრა

9.1. სამუშაოს მიზანი

თერმოწყვილის თერმოელექტრომოძრავი ძალის დამოკიდებულების განსაზღვრა შეერთებებს შორის ტემპერატურულ სხვაობაზე.

დახურულ წრეში (ნახ. 9.1), რომელიც შედგება განსხვავებული გამტარებისგან (ან ნახევარგამტარებისგან) A და B, წარმოიქმნება ელექტრომამოძრავებელი ძალა (emf) E T და მიედინება დენი, თუ ამ გამტარების 1 და 2 კონტაქტები შენარჩუნებულია სხვადასხვა ტემპერატურაზე T 1 და T 2. ეს ე.მ.ფ. მოუწოდა თერმო ელექტრომამოძრავებელი ძალა(თერმო-ემფ), ხოლო ორი განსხვავებული გამტარის ელექტრული წრე ეწოდება თერმოწყვილს. როდესაც შეერთების ტემპერატურის სხვაობის ნიშანი იცვლება, იცვლება თერმოწყვილის დენის მიმართულება. ეს
ფენომენს ზებეკის ფენომენი ეწოდება.

თერმო-EMF-ის წარმოქმნის სამი ცნობილი მიზეზი არსებობს: დირიჟორში მუხტის მატარებლების მიმართული ნაკადის წარმოქმნა ტემპერატურის გრადიენტის არსებობისას, ფონონებით ელექტრონების შეყვანა და ფერმის დონის პოზიციის ცვლილება. ტემპერატურის მიხედვით. მოდით განვიხილოთ ეს მიზეზები უფრო დეტალურად.

დირიჟორის გასწვრივ ტემპერატურული გრადიენტის dT/dl თანდასწრებით, მის ცხელ ბოლოში ელექტრონებს აქვთ უფრო დიდი კინეტიკური ენერგია და, შესაბამისად, ქაოტური მოძრაობის უფრო დიდი სიჩქარე ცივ ბოლოს ელექტრონებთან შედარებით. შედეგად, ელექტრონების შეღავათიანი ნაკადი ხდება გამტარის ცხელი ბოლოდან ცივში, უარყოფითი მუხტი გროვდება ცივ ბოლოს, ხოლო არაკომპენსირებული დადებითი მუხტი რჩება ცხელ ბოლოში.

დაგროვება გრძელდება მანამ, სანამ პოტენციური სხვაობა არ გამოიწვევს ელექტრონების თანაბარ ნაკადს. წრეში ასეთი პოტენციური სხვაობების ალგებრული ჯამი ქმნის თერმო-ემფ-ის მოცულობით კომპონენტს.

გარდა ამისა, გამტარში არსებული ტემპერატურული გრადიენტი იწვევს ფონონების უპირატესი მოძრაობის (დრიფტის) გაჩენას (დირიჟორის კრისტალური ბადის ვიბრაციული ენერგიის კვანტები) ცხელი ბოლოდან ცივ ბოლოში. ასეთი დრეიფის არსებობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ თავად ფონონებით მიმოფანტული ელექტრონები იწყებენ მიმართულ მოძრაობას ცხელი ბოლოდან ცივში. ელექტრონების დაგროვება გამტარის ცივ ბოლოში და ელექტრონების ამოწურვა ცხელ ბოლოში იწვევს თერმოემფ-ის ფონონური კომპონენტის გამოჩენას. უფრო მეტიც, დაბალ ტემპერატურაზე, ამ კომპონენტის წვლილი მთავარია თერმული ემფ-ის წარმოქმნაში.

ორივე პროცესის შედეგად გამტარის შიგნით ჩნდება ელექტრული ველი, რომელიც მიმართულია ტემპერატურის გრადიენტისკენ. ამ ველის სიძლიერე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც

E = -dφ / dl = (-dφ / dT) (-dt / dl) = -β (-dT / dl)

სადაც β = dφ / dT.

მიმართება (9.1) აკავშირებს ელექტრული ველის სიძლიერეს E ტემპერატურულ გრადიენტს dT/dl. მიღებულ ველს და ტემპერატურულ გრადიენტს საპირისპირო მიმართულებები აქვთ, ამიტომ მათ განსხვავებული ნიშნები აქვთ.

გამოთქმით (9.1) განსაზღვრული ველი არის გარე ძალების ველი. ამ ველის სიძლიერის ინტეგრირებული AB წრედის მონაკვეთზე (სურათი 9.1) 2-დან 1-ლ შეერთებამდე და თუ ვივარაუდებთ, რომ T 2 > T 1, ჩვენ ვიღებთ გამოხატულებას თერმული ემფ-ისთვის, რომელიც მოქმედებს ამ მონაკვეთზე:

(ნიშანი შეიცვალა ინტეგრაციის ლიმიტების შეცვლისას.) ანალოგიურად, ჩვენ განვსაზღვრავთ B სექციაში მოქმედ თერმულ ემფს 1-დან 2-მდე შეერთებამდე.

თერმო-ემფ-ის გაჩენის მესამე მიზეზი. დამოკიდებულია ფერმის დონის პოზიციის ტემპერატურაზე, რომელიც შეესაბამება ელექტრონების მიერ დაკავებულ უმაღლეს ენერგეტიკულ დონეს. ფერმის დონე შეესაბამება ფერმის ენერგიას E F, რომელიც ელექტრონებს შეიძლება ჰქონდეთ ამ დონეზე.

ფერმის ენერგია არის მაქსიმალური ენერგია, რომელიც შეიძლება ჰქონდეთ მეტალში გამტარ ელექტრონებს 0 K-ზე. რაც უფრო მაღალია ელექტრონის გაზის სიმკვრივე, მით უფრო მაღალი იქნება ფერმის დონე. მაგალითად (ნახ. 9.2), E FA არის ფერმის ენერგია მეტალისთვის A, ხოლო E FB მეტალისთვის B. E PA და E PB მნიშვნელობები არის ელექტრონების უმაღლესი პოტენციური ენერგია მეტალებში A და B, შესაბამისად. როდესაც ორი განსხვავებული ლითონი A და B შედის კონტაქტში, ფერმის დონეებში სხვაობის არსებობა (E FA > E FB) იწვევს ელექტრონების გადასვლას A ლითონისგან (მეტი მაღალი დონე) მეტალში B (ფერმის დაბალი დონე).

ამ შემთხვევაში მეტალი A ხდება დადებითად დამუხტული, ხოლო მეტალი B უარყოფითად. ამ მუხტების გამოჩენა იწვევს გადაადგილებას ენერგიის დონეებილითონები, მათ შორის ფერმის დონეები. როგორც კი ფერმის დონეები გათანაბრდება, ქრება მიზეზი, რომელიც იწვევს ელექტრონების უპირატესი გადაცემას მეტალიდან B მეტალში და დინამიური წონასწორობა მყარდება მეტალებს შორის. ნახ. 9.2 ცხადია, რომ ელექტრონის პოტენციური ენერგია A მეტალში B-ზე ნაკლებია E FA - E FB რაოდენობით. შესაბამისად, მეტალის A შიგნით პოტენციალი უფრო მაღალია ვიდრე B შიგნით).

U AB = (E FA - E FB) / ლ

ეს გამოხატულება იძლევა შიდა კონტაქტის პოტენციალის განსხვავებას. პოტენციალი ამ რაოდენობით მცირდება A მეტალიდან B მეტალზე გადასვლისას. თუ ორივე თერმოწყვილის შეერთება (იხ. ნახ. 9.1) ერთსა და იმავე ტემპერატურაზეა, მაშინ საკონტაქტო პოტენციალის განსხვავებები ტოლია და მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით.

ამ შემთხვევაში ისინი ანაზღაურებენ ერთმანეთს. ცნობილია, რომ ფერმის დონე, თუმცა სუსტად, დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. მაშასადამე, თუ 1 და 2 შეერთების ტემპერატურა განსხვავებულია, მაშინ განსხვავება U AB (T 1) - U AB (T 2) კონტაქტებში თავის კონტაქტურ წვლილს ახდენს თერმოემფში. ის შეიძლება შედარდეს მოცულობითი თერმული ემფ. და უდრის:

E კონტაქტი = U AB (T 1) - U AB (T 2) = (1/ლ) · ( + )

ბოლო გამონათქვამი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

შედეგად მიღებული თერმული ემფ. (ε T) შედგება ემფ, რომელიც მოქმედებს 1 და 2 კონტაქტებში და ემფ, რომელიც მოქმედებს A და B განყოფილებებში.

E T = E 2A1 + E 1B2 + E კონტაქტი

გამონათქვამების (9.3) და (9.6) ჩანაცვლებით (9.7) და გარდაქმნების განხორციელებით, მივიღებთ

სადაც α = β - ((1/ლ) (dE F / dT))

α რაოდენობას ეწოდება თერმო-ემფ კოეფიციენტი. ვინაიდან β და dE F/d T დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, α კოეფიციენტი ასევე T-ის ფუნქციაა.

(9.9) გათვალისწინებით, თერმო-ემფ-ის გამოხატულება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

α AB რაოდენობას ეწოდება დიფერენციალურიან ზე ეფექტური თერმო-EMFმოცემული წყვილი ლითონები. იგი იზომება V/K-ში და მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული შეხების მასალების ბუნებაზე, ასევე ტემპერატურის დიაპაზონზე, რომელიც აღწევს დაახლოებით 10 -5 ÷10 -4 V/K. მცირე ტემპერატურის დიაპაზონში (0-100°C), სპეციფიკური თერმული ემფ. სუსტად დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. შემდეგ ფორმულა (9.11) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს საკმარისი სიზუსტით სახით:

E T = α (T 2 - T 1)

ნახევარგამტარებში, ლითონებისგან განსხვავებით, მუხტის მატარებლების კონცენტრაციისა და მათი მობილურობის ძლიერი დამოკიდებულებაა ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, ზემოთ განხილული ეფექტები, რომლებიც იწვევს თერმული ემფ-ის წარმოქმნას, უფრო გამოხატულია ნახევარგამტარებში, სპეციფიკურ თერმული ემფ-ში. ბევრად უფრო დიდი და აღწევს 10-3 ვ/კ-ის რიგის მნიშვნელობებს.

9.3. ლაბორატორიის დაყენების აღწერა

თერმო-ემფ-ის დამოკიდებულების შესწავლა. კავშირებს (კონტაქტებს) შორის ტემპერატურის სხვაობაზე, ამ სამუშაოში ვიყენებთ მავთულის ორი ნაწილისგან დამზადებულ თერმოწყვილს, რომელთაგან ერთი არის ქრომის დაფუძნებული შენადნობი (ქრომელი), ხოლო მეორე - ალუმინის შენადნობი (ალუმელი). ერთი შეერთება თერმომეტრთან ერთად მოთავსებულია ჭურჭელში წყლით, რომლის ტემპერატურა T 2 შეიძლება შეიცვალოს ელექტრო ღუმელზე გაცხელებით. სხვა შეერთების T 1 ტემპერატურა შენარჩუნებულია მუდმივი (ნახ. 9.3). შედეგად მიღებული თერმული ემფ. იზომება ციფრული ვოლტმეტრით.

9.4. ექსპერიმენტული პროცედურა და შედეგების დამუშავება
9.4.1. ექსპერიმენტული ტექნიკა

ნამუშევარი იყენებს თერმოწყვილში წარმოქმნილი ემფ-ის პირდაპირ გაზომვებს. შეერთების ტემპერატურა განისაზღვრება ჭურჭელში წყლის ტემპერატურით თერმომეტრის გამოყენებით (იხ. სურ. 9.3).

9.4.2. სამუშაო შეკვეთა

შეაერთეთ ვოლტმეტრის დენის კაბელი.
დააჭირეთ ჩართვის ღილაკს ციფრული ვოლტმეტრის წინა პანელზე. გააჩერეთ მოწყობილობა 20 წუთის განმავლობაში.
გახსენით სამაგრის ხრახნი თერმოწყლულის სადგამზე, აწიეთ და დაამაგრეთ. ორივე ჭიქაში ჩაასხით ცივი წყალი. ჩაყარეთ თერმოწყვილების შეერთებები ჭიქებში წყლის დაახლოებით ნახევარ სიღრმეზე.
ჩაწერეთ იგი ცხრილში. 9.1 შეერთების (წყლის) საწყისი ტემპერატურის T 1 მნიშვნელობა თერმომეტრის მიხედვით (სხვა შეერთებისთვის ის მუდმივი რჩება მთელი ექსპერიმენტის განმავლობაში).
ჩართეთ ელექტრო ღუმელი.
ჩაწერეთ emf მნიშვნელობები. და ტემპერატურა T 2 ცხრილში. 9.1 ყოველ ათ გრადუსზე.
როცა წყალი ადუღდება, გამორთეთ ელექტრო ღუმელი და ვოლტმეტრი.

9.4.3. გაზომვის შედეგების დამუშავება

გაზომვის მონაცემებზე დაყრდნობით შექმენით ემფ-ის გრაფიკი. თერმოწყვილები 8T (ორდინატთა ღერძი) შეერთებებს შორის ტემპერატურული სხვაობიდან ΔT = T 2 - T 1 (აბსცისის ღერძი).
E T-ის ΔT-ზე წრფივი დამოკიდებულების შედეგად მიღებული გრაფიკის გამოყენებით განვსაზღვროთ სპეციფიკური თერმული ემფ. ფორმულის მიხედვით: α = ΔE T / Δ(ΔT)

9.5. საკონტროლო სია

რა არის ზებეკის ფენომენის არსი და რა ბუნება?
რა იწვევს თერმოემფ-ის მოცულობითი კომპონენტის გამოჩენას?
რა იწვევს თერმოემფ-ის ფონონური კომპონენტის გამოჩენას?
რა იწვევს კონტაქტის პოტენციალის სხვაობის წარმოქმნას?
რა მოწყობილობებს უწოდებენ თერმოწყვილებს და სად გამოიყენება ისინი?
რა არის პელტიესა და ტომსონის ფენომენების არსი და რა ბუნება?

საველევი I.V. ზოგადი ფიზიკის კურსი. T.3. - მ.: ნაუკა, 1982. -304გვ.
Epifanov G. I. ფიზიკა მყარი. მ.: სკოლის დამთავრება, 1977. - 288გვ.
Sivukhin D.V. ზოგადი კურსი ფიზიკაში. Ელექტროობა. T.3. - მ.: ნაუკა, 1983. -688გვ.
ტროფიმოვას ფიზიკის კურსი. მ.: უმაღლესი სკოლა, 1985. - 432გვ.
Detlaf A. A., Yavorsky V. M. ფიზიკის კურსი. მ.: უმაღლესი სკოლა, 1989. - 608გვ.

თერმოელექტრული გადამყვანები. მუშაობის პრინციპი, გამოყენებული მასალები.

თერმული გადამყვანი არის კონვერტორი, რომლის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება თერმულ პროცესებს და რომლის ბუნებრივი შეყვანის რაოდენობა არის ტემპერატურა. ასეთი გადამყვანები მოიცავს თერმოწყვილებიდა თერმისტორები, ლითონის და ნახევარგამტარები. თერმული ტრანსფორმაციის ძირითადი განტოლება არის სითბოს ბალანსის განტოლება, ფიზიკური მნიშვნელობარაც მდგომარეობს იმაში, რომ გადამყვანისთვის მიწოდებული მთელი სითბო მიდის მისი სითბოს შემცველობის გაზრდის მიზნით QTC და, შესაბამისად, თუ კონვერტორის სითბოს შემცველობა უცვლელი რჩება (ტემპერატურა და აგრეგაციის მდგომარეობა არ იცვლება), მაშინ სითბოს რაოდენობა. მიღებული დროის ერთეულზე უდრის გამოყოფილი სითბოს რაოდენობას. გადამყვანისთვის მიწოდებული სითბო არის მასში ელექტრული ენერგიის გამოყოფის შედეგად წარმოქმნილი Qel სითბოს ჯამი და სითბოს რაოდენობა Qto, რომელიც შედის კონვერტორში ან გამოიყოფა მის მიერ სითბოს გაცვლის შედეგად. გარემო.

თერმოელექტროენერგიის ფენომენი 1823 წელს ზებეკმა აღმოაჩინა და ასეთია. თუ თქვენ გააკეთებთ წრეს ორი განსხვავებული გამტარისგან (ან ნახევარგამტარებისგან) A და B, აკავშირებთ მათ ერთმანეთთან ბოლოებში (ნახ. 1) და აქცევთ ერთი შეერთების წერტილის 1 ტემპერატურას მეორის ტემპერატურისგან 0, მაშინ წრედში გამოჩნდება ემფ, რომელსაც ეწოდება თერმოელექტრომოძრავი ძალა (თერმო-ემფ) და წარმოადგენს განსხვავებას ტემპერატურების ფუნქციებში, გამტარებლების შეერთებებში.

ასეთ წრეს ეწოდება თერმოელექტრული გადამყვანი ან სხვაგვარად თერმოწყვილი; გამტარებს, რომლებიც ქმნიან თერმოწყვილს, ეწოდება თერმოელექტროდები, ხოლო მათ კავშირებს - შეერთებები.

ნახ.1.

კვანძებს შორის მცირე ტემპერატურის სხვაობით, თერმო-ემფ. შეიძლება ჩაითვალოს ტემპერატურის სხვაობის პროპორციულად.

გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ნებისმიერი წყვილი ერთგვაროვანი გამტარებისთვის, რომლებიც ემორჩილებიან ომის კანონს, თერმო-ემფ-ის სიდიდეს. დამოკიდებულია მხოლოდ გამტარების ბუნებაზე და შეერთების ტემპერატურაზე და არ არის დამოკიდებული კვანძებს შორის ტემპერატურის განაწილებაზე.

თერმოწყვილის მოქმედება ეფუძნება Seebeck-ის ეფექტს. Seebeck ეფექტი ეფუძნება შემდეგ მოვლენებს. თუ დირიჟორის გასწვრივ არის ტემპერატურის გრადიენტი, ელექტრონები წარმოიქმნება ცხელ ბოლოში უმაღლესი ენერგიებიდა სიჩქარე ვიდრე ცივა. შედეგად, ელექტრონების ნაკადი ხდება ცხელი ბოლოდან ცივ ბოლოში, ხოლო უარყოფითი მუხტი გროვდება ცივ ბოლოს, ხოლო არაკომპენსირებული დადებითი მუხტი რჩება ცხელ ბოლოში. იმის გამო, რომ ელექტრონების საშუალო ენერგია დამოკიდებულია გამტარის ბუნებაზე და ტემპერატურაზე განსხვავებულად იზრდება, იმავე ტემპერატურის სხვაობისთვის თერმო-EMF სხვადასხვა გამტარების ბოლოებზე განსხვავებული იქნება:

E1 = k1 (T1 - T2); e2 = k2(T1 - T2)

სადაც T1 და T2 არის ცხელი და ცივი ბოლოების ტემპერატურა, შესაბამისად; k1 და k2 არის კოეფიციენტები, რომლებიც დამოკიდებულია ფიზიკური თვისებები 1-ლი და მე-2 დირიჟორები, შესაბამისად. შედეგად პოტენციურ განსხვავებას ეწოდება მოცულობითი თერმო-EPC:

Eob = e1 - e2 = (k1 - k2)(T1 - T2).

იმ ადგილებში, სადაც განსხვავებული დირიჟორები არის შედუღებული, ჩნდება კონტაქტის პოტენციალის სხვაობა, რომელიც დამოკიდებულია მიმდებარე ზედაპირების ფართობზე და მასალებზე და მათი ტემპერატურის პროპორციულია:

Ek1 = kpovT1; ek2 = kpovT2

სადაც kpov არის ტანგენტური ლითონების ზედაპირების კოეფიციენტი. შედეგად, ჩნდება საწყისი ძაბვის მეორე კომპონენტი - საკონტაქტო თერმო-EPC:

Ek = ek1 - ek2 = ksur(T1 - T2)

ძაბვა თერმოწყვილის გამომავალზე განისაზღვრება მოცულობითი და კონტაქტური თერმო-EMF-ის ჯამით:

Uin = erev + ek = (k1 - k2 +ksur)(T1 - T2) = k(T1 - T2)

სადაც k არის გადაცემის კოეფიციენტი.

თერმოწყვილის ნაკლოვანებები:

დაბალი მგრძნობელობა (დაახლოებით 0,1 mV/°K);
- მაღალი საწყისი წინააღმდეგობა;
- ერთ-ერთი ბოლოში მუდმივი ტემპერატურის შენარჩუნების აუცილებლობა.

თერმოელექტროენერგიის ფენომენი ერთ-ერთი შექცევადი მოვლენაა, რომელიც 1834 წელს აღმოაჩინა ჟან პელტიემ.
თუ ორი განსხვავებული გამტარი ან ნახევარგამტარისაგან შემდგარი წრე გადის ელექტროობა, შემდეგ სითბო გამოიყოფა ერთ შეერთებაზე და შეიწოვება მეორეზე. პელტიეს სითბო დაკავშირებულია მიმდინარე სიძლიერესთან ხაზოვანი დამოკიდებულებაჯოულის სითბოსგან განსხვავებით და დენის მიმართულებიდან გამომდინარე, შეერთება თბება ან გაცივდება.
შთანთქმის ან გამოთავისუფლებული თერმული სიმძლავრე პროპორციულია დენის სიძლიერისა, დამოკიდებულია შეერთების ფორმირების მასალების ბუნებაზე და ხასიათდება პელტიეს კოეფიციენტით.

ეფექტურობა თერმოელექტრული გენერატორი დამოკიდებულია მასალების ტემპერატურულ განსხვავებაზე და თვისებებზე და არსებული მასალებისთვის არის ძალიან მცირე (=300°-ზე არ აღემატება = 13%, ხოლო = 100°-ზე მნიშვნელობა = 5%), ამიტომ თერმოელექტრული გენერატორები გამოიყენება როგორც ენერგიის გენერატორები. მხოლოდ განსაკუთრებულ პირობებში. ეფექტურობა თერმოელექტრული გამათბობელი და მაცივარი ასევე ძალიან მცირეა და გაგრილების ეფექტურობა არის ტემპერატურის სხვაობით 5° არის 9%, ხოლო ტემპერატურის სხვაობით 40° - მხოლოდ 0,6%; თუმცა, მიუხედავად ასეთი დაბალი ეფექტურობისა, თერმოელემენტები გამოიყენება სამაცივრო მოწყობილობებში. გაზომვის ტექნოლოგიაში თერმოწყვილები ფართოდ გამოიყენება ტემპერატურის გასაზომად; გარდა ამისა, ნახევარგამტარული თერმოელემენტები გამოიყენება როგორც საპირისპირო თერმო კონვერტორები, რომლებიც ელექტრო დენს გარდაქმნის სითბოს ნაკადად და ტემპერატურად.

თერმოწყვილი მასთან დაკავშირებული მილივოლტმეტრით, რომელიც გამოიყენება ტემპერატურის გასაზომად.
თუ ერთი თერმოწყვილის შეერთება, რომელსაც ეწოდება სამუშაო შეერთება, მოთავსებულია გარემოში, სადაც ტემპერატურა 1 უნდა იყოს გაზომილი, ხოლო დანარჩენი 2-ის ტემპერატურა, არასამუშაო შეერთების ტემპერატურა რჩება მუდმივი, მაშინ f(0) = const და EAB(1) = f(1) – C= f1(1). მიუხედავად იმისა, თუ როგორ არის დაკავშირებული თერმოელექტროდები (შედუღება, შედუღება და ა.შ.). ამრიგად, თერმოწყვილის ბუნებრივი შეყვანის მნიშვნელობა არის მისი სამუშაო შეერთების ტემპერატურა, ხოლო გამომავალი მნიშვნელობა არის თერმო-ე. დ.ს., რომელსაც თერმოწყვილი ავითარებს 2 არამუშა შეერთების მკაცრად მუდმივ ტემპერატურაზე.

მასალები, რომლებიც გამოიყენება თერმოწყვილებისთვის. მაგიდაზე ნახაზი 1 გვიჩვენებს თერმოელექტროდს, რომელიც შემუშავებულია პლატინთან დაწყვილებული თერმოელექტროდებით სამუშაო შეერთების ტემპერატურაზე 1 = 100°C და არასამუშაო შეერთების ტემპერატურაზე 2 = 0°C . ტემპერატურის ფართო დიაპაზონში ტემპერატურაზე, როგორც წესი, არაწრფივია, ამიტომ ცხრილის მონაცემები არ შეიძლება გაფართოვდეს მაღალ ტემპერატურაზე.

ცხრილი 1.

მასალა	თერმო-ემფ, mV	მასალა	თერმო-ემფ, mV



		ალუმინის


მოლიბდენი
		პალადიუმი
ვოლფრამი
მანგანინი

		კონსტანტინე


		მოლიბდენი

ცხრილის მონაცემების გამოყენებისას უნდა გავითვალისწინოთ, რომ თერმოელექტროდების მიერ შემუშავებული თერმო-ემფ. დიდწილად დამოკიდებულია ოდნავი მინარევებისაგან, მექანიკურ დამუშავებაზე (გამკვრივება) და თერმულ დამუშავებაზე (გამკვრივება, ანეილირება).

თერმოწყვილების დაპროექტებისას, ერთი ბუნებრივად ცდილობს თერმოელექტროდების შერწყმას, რომელთაგან ერთი ავითარებს დადებით თერმო-ემფ-ს პლატინასთან, ხოლო მეორე უარყოფით თერმო-ემფ-ს. ამ შემთხვევაში ასევე აუცილებელია გავითვალისწინოთ კონკრეტული თერმოელექტროდის ვარგისიანობა მოცემულ საზომ პირობებში (გარემოს გავლენა, ტემპერატურა და ა.შ. თერმოელექტროდზე).
გამომავალი ემფ-ის გასაზრდელად. თერმოპილის ფორმირებისთვის გამოიყენება რამდენიმე თერმოწყვილი. თერმოწყვილების სამუშაო შეერთებები განლაგებულია გაშავებულ ლობზე, რომელიც შთანთქავს რადიაციას, ცივი ბოლოები განლაგებულია მასიურ სპილენძის რგოლზე, რომელიც ემსახურება როგორც გამათბობელს და დაფარულია ეკრანით. ბეჭდის მასიური და კარგი სითბოს გადაცემის გამო, თავისუფალი ბოლოების ტემპერატურა შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი და ოთახის ტემპერატურის ტოლი.

თერმოწყვილების გაზომვების შეცდომები და შესწორებები.

საზომი მოწყობილობა ან ელექტრონული საზომი სისტემა დაკავშირებულია ან თერმოელექტროდების ბოლოებთან (ნახ. 2, ა) ან რომელიმე მათგანის უფსკრულით (ნახ. 2, ბ).

ნახ.2 საზომი მოწყობილობის დაკავშირება თერმოწყვილთან

შეცდომა, რომელიც გამოწვეულია თერმოწყვილის არასამუშაო შეერთების ტემპერატურის ცვლილებით. თერმოწყვილის დაკალიბრება ხორციელდება არასამუშაო შეერთების ტემპერატურაზე, რომელიც უდრის ნულს. თუ თერმოელექტრული პირომეტრის პრაქტიკული გამოყენების დროს, არასამუშაო შეერთების ტემპერატურა 0 ° C-დან განსხვავდება 0 მნიშვნელობით, მაშინ აუცილებელია თერმომეტრის ჩვენებების შესაბამისი კორექტირება.

თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ ემფ-ს შორის არაწრფივი ურთიერთობის გამო. თერმოწყვილი და სამუშაო შეერთების ტემპერატურა, მაჩვენებლის წაკითხვის კორექტირების ოდენობა, დაკალიბრებული პირდაპირ გრადუსებში, არ იქნება ტოლი თავისუფალი ბოლოების ტემპერატურული სხვაობის 0.
კორექტირების სიდიდე დაკავშირებულია თავისუფალ ბოლოებს შორის ტემპერატურულ სხვაობასთან კოეფიციენტის k კოეფიციენტის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება კორექტირების ფაქტორი არასამუშაო ბოლოების ტემპერატურისთვის. k-ის მნიშვნელობა განსხვავებულია მრუდის თითოეული მონაკვეთისთვის, ამიტომ კალიბრაციის მრუდი იყოფა 100°C სექციებად და თითოეული მონაკვეთისთვის განისაზღვრება k-ის მნიშვნელობა.

ასეთი მოწყობილობების მინუსი არის დენის წყაროს საჭიროება ხიდის გასაძლიერებლად და დამატებითი შეცდომის გამოჩენა, რომელიც გამოწვეულია ამ წყაროს ძაბვის ცვლილებით.

შეცდომა ხაზის, თერმოწყვილისა და მაჩვენებლის ტემპერატურის ცვლილების გამო. თერმოელექტრო თერმომეტრებში თერმო-ემფ-ის საზომი. გამოიყენება როგორც ჩვეულებრივი მილივოლტმეტრი, ასევე დაბალი წინააღმდეგობის კომპენსატორები მექანიკური ან ავტომატური დაბალანსებით 100 მვ-მდე გაზომვის ლიმიტით.

იმ შემთხვევებში, როდესაც თერმო-ემფ. იზომება კომპენსატორით, თერმო-ემფ მიკროსქემის წინააღმდეგობა, როგორც ცნობილია, არ თამაშობს როლს. იმავე შემთხვევებში, როდესაც თერმო-ემფ. მილივოლტმეტრით გაზომილი, შეცდომა შეიძლება მოხდეს ყველა ელემენტის წინააღმდეგობის ცვლილების გამო, რომლებიც ქმნიან თერმო-ემფ წრეს; ამიტომ, აუცილებელია მავთულის და თავად თერმოწყვილის მუდმივი წინააღმდეგობის მნიშვნელობისკენ სწრაფვა

სამრეწველო თერმოწყვილები

სამრეწველო თერმოწყვილების ძირითადი პარამეტრები:

მაგიდა 2

თერმოწყვილის აღნიშვნა	თერმოელექტროდების აღნიშვნა	მასალები	გაზომვის ლიმიტები გრძელვადიანი გამოყენებისთვის	გაზომვის ზედა ზღვარი მოკლევადიანი გამოყენებისთვის
		პლატინორდიუმი (10% როდიუმი) პლატინა	-20-დან 1300 წლამდე
		პლატინოროდიუმი (30% როდიუმი)
		ქრომელ-ალუმელი
		ქრომელ-კოპელი

-50°C-ზე დაბალი ტემპერატურის გასაზომად შეიძლება გამოვიყენოთ სპეციალური თერმოწყვილები, მაგალითად, სპილენძი-კონსტანტანი (~-270°C-მდე), სპილენძი-კოპელი (-200°C-მდე) და ა.შ. 1300-ზე მეტი ტემპერატურის გასაზომად. -1800 ° თერმოწყვილები დამზადებულია ცეცხლგამძლე ლითონების საფუძველზე: ირიდიუმ-რენიუმ-ირიდიუმი (2100 ° C-მდე), ვოლფრამი-რენიუმი (2500 ° C-მდე), გარდამავალი ლითონის კარბიდების საფუძველზე - ტიტანი, ცირკონიუმი, ნიობიუმი, თალია, ჰაფნიუმი.
(თეორიულად 3000-3500 ° C-მდე), ნახშირბადის და გრაფიტის ბოჭკოების საფუძველზე.
ძირითადი ტიპების თერმოწყვილების კალიბრაციის მახასიათებლები მოცემულია ცხრილში. 3. ეს ცხრილი აჩვენებს სამუშაო შეერთების ტემპერატურას გრადუსებში
მოცემულია ცელსიუსი და თერმო-ემფ-ის მნიშვნელობები. შესაბამისი თერმოწყვილები მილივოლტებში თავისუფალი ბოლოების ტემპერატურაზე 0 ° C.

ცხრილი 3

გამოსაშვები აღნიშვნა	სამუშაო შეერთების ტემპერატურა
	12.2, 16.40, 20.65, 24.91, 33.32, 41.26, 48.87
	2.31, 3.249, 4.128, 5.220, 7.325, 9.564, 11.92, 14.33, 16.71
	4.913, 6.902, 9.109, 11.47, 13.92

დასაშვებია რეალური თერმო-ემფ-ის გადახრები. ცხრილში მოცემული მნიშვნელობებიდან. 3, ცხრილში მითითებული მნიშვნელობებით. 4.

ცხრილი 4

სამრეწველო ტიპის თერმოწყლულის დიზაინი. ეს არის თერმოელექტროდებით დამზადებული თერმოელექტროდები, რომლებიც დამზადებულია საბაზისო ლითონებისგან, რომელიც მდებარეობს კომპოზიტურ დამცავ მილში მოძრავი ფლანგით მისი დამაგრებისთვის. თერმოწყვილის სამუშაო შეერთება იზოლირებულია წვერით. თერმოელექტროდები იზოლირებულია ზოლებით. დამცავი მილი შედგება სამუშაო და არასამუშაო განყოფილებისგან. მოძრავი ფარნა მიმაგრებულია მილზე ხრახნით. თერმოწყვილის თავსა აქვს ჩამოსხმული კორპუსი ხრახნებით დამაგრებული საფარით; თავი გამაგრებულია ფაიფურის ბალიშებით (ხრახნები) მცურავი (ფხვიერი) დამჭერებით, რაც საშუალებას აძლევს თერმოელექტროდებს გაგრძელდეს ტემპერატურის გავლენის ქვეშ მექანიკური სტრესების წარმოქმნის გარეშე, რაც იწვევს თერმოელექტროდების სწრაფ განადგურებას. თერმოელექტროდები მიმაგრებულია ამ დამჭერებზე ხრახნებით, ხოლო დამაკავშირებელი მავთულები მიმაგრებულია ხრახნებით. ეს მავთულები გადის ფიტინგში აზბესტის ბეჭდით.

კეთილშობილი ლითონის თერმოწყვილებისთვის ხშირად გამოიყენება არამეტალური მილები (კვარცი, ფაიფური და ა.შ.), მაგრამ ასეთი მილები მექანიკურად მყიფე და ძვირია. სათანადო შემადგენლობის ფაიფურის მილების გამოყენება შესაძლებელია 1300-1400°C-მდე ტემპერატურაზე.
აზბესტი გამოიყენება თერმოელექტროდების ერთმანეთისგან იზოლაციისთვის 300°C-მდე, კვარცის მილები ან მძივები 1000°C-მდე, ფაიფურის მილები 1300°C-მდე ლაბორატორიული თერმოწყვილებისთვის გამოიყენება აგრეთვე სითბოს მდგრადი რეზინი50-მდე. °C, აბრეშუმი 100-120°C-მდე, მინანქარი 150-200°C-მდე.

თერმოწყვილების გამოყენებით საშუალო და მაღალი ტემპერატურის საკონტაქტო ელექტრული გაზომვის მეთოდები

თერმომეტრიაში ტემპერატურა 500-დან (ნათების დასაწყისი) 1600 °C-მდე (თეთრი სიცხე) ითვლება საშუალოდ, ხოლო მაღალი ტემპერატურაა 1600-დან 2500 °C-მდე, რომლებზეც შესაძლებელია თერმოელექტრული მეთოდის გაფართოება მაღალი ტემპერატურის, სითბოს გამოყენებით. - მდგრადი მასალები.
თერმოელექტრული მეთოდის პრინციპი და თერმოელექტროდების ძირითადი თვისებები განხილული იქნა ზემოთ პუნქტში 1. საშუალო და მაღალი ტემპერატურის გასაზომად ამ მეთოდის გამოყენების მთავარი საკითხი არის თერმოელექტროდების დაცვა გარემოს დამღუპველი ქიმიური და თერმული ზემოქმედებისგან. ამ მიზნით, თერმოწყვილები აღჭურვილია დამცავი ფიტინგებით ცეცხლგამძლე მასალებისგან დამზადებული გადასაფარებლების, მილების ან თავსახურების სახით. დამცავი გარსის მთავარი მოთხოვნაა მაღალი სტრუქტურული სიმკვრივე და ტემპერატურის წინააღმდეგობა.

1300 °C-ზე დაბალი ტემპერატურის გაზომვისას გამოიყენება ფაიფურის საფარები, უფრო მაღალ ტემპერატურაზე - ცეცხლგამძლე მასალებისგან (როგორიცაა კორუნდი, ალუმინის ოქსიდი, ბერილიუმი ან თორიუმი) დამზადებული თავსახურები, რომლებიც ივსება ინერტული აირით.

თერმოწყვილების მომსახურების ვადის დამოკიდებულება დამცავი გარსის ფორიანობაზე.

სხეულების ზედაპირის ტემპერატურის გაზომვისას განსაკუთრებული სირთულეა თერმოწყვილის სამუშაო შეერთების შეხება გაცხელებული სხეულის ზედაპირთან.
კონტაქტის გასაუმჯობესებლად გამოიყენება თერმოწყვილები, რომელთა სამუშაო შეერთება კეთდება ფირის ან ფირფიტის სახით. სამუშაო შეერთების ეს კონფიგურაცია დეფორმაციის დროს შესაძლებელს ხდის საზომი ობიექტის ზედაპირის რეპროდუცირებას.

2000-2500 °C-მდე ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება ვოლფრამის ან ირიდიუმის თერმოწყვილები. მათი გამოყენების განსაკუთრებული მახასიათებელია გაზომვა ვაკუუმში, ინერტულ ან შემცირებულ გარემოში, რადგან ისინი იჟანგება ჰაერში. ვოლფრამ-მოლიბდენის თერმოწყვილის მგრძნობელობა არის 7 μV/K, ხოლო ვოლფრამი-რენიუმის 13 μV/K.
მაღალ ტემპერატურაზე გამოიყენება ცეცხლგამძლე მასალებისგან დამზადებული თერმოწყვილები (ტიტანის კარბიდის წყვილი - გრაფიტი, ცირკონიუმის კარბიდი - ცირკონიუმის ბორიდი და მოლიბდენის დიზილიციდი - ვოლფრამის დიზილიციდი). ასეთ თერმოწყვილებში, ცილინდრული ელექტროდის შიგნით (დიამეტრი დაახლოებით 15 მმ) არის მეორე ღერო ელექტროდი, რომელიც დაკავშირებულია პირველ ელექტროდთან მილის ერთ ბოლოში.

ცეცხლგამძლე მასალებისგან დამზადებული თერმოწყვილების მგრძნობელობა აღწევს 70 μV/K, მაგრამ მათი გამოყენება შემოიფარგლება ინერტული და შემცირების მედიით.
გამდნარი ლითონის ტემპერატურის გასაზომად კეთილშობილი ლითონის თერმოწყვილებით, გამოიყენება მეთოდი, რომელიც გულისხმობს თერმოწყვილის ჩაძირვას მეტალში გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, რომელიც უსაფრთხოა მისი მუშაობისთვის. ამ შემთხვევაში, თერმოწყვილი მოკლე დრო(0,4-0,6 წმ) ჩაეფლო კონტროლირებად გარემოში და იზომება სამუშაო შეერთების ტემპერატურის ზრდის სიჩქარე. თერმოწყვილის გათბობის სიჩქარის (მისი თერმული ინერციის) და ტემპერატურულ გარემოს შორის კავშირის ცოდნა, შეგიძლიათ გამოთვალოთ გაზომილი ტემპერატურის მნიშვნელობა. ეს მეთოდი გამოიყენება გამდნარი ლითონის (2000-2500 C) და გაზის ნაკადის (1800 C) გასაზომად.

თერმოწყვილი (თერმოელექტრული გადამყვანი) არის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება მრეწველობაში ტემპერატურის გასაზომად, სამეცნიერო გამოკვლევა, მედიცინა, ავტომატიზაციის სისტემებში.

მუშაობის პრინციპი ეფუძნება Seebeck ეფექტს ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თერმოელექტრო ეფექტს. დაკავშირებულ გამტარებს შორის არის კონტაქტის პოტენციალის სხვაობა; თუ რგოლში შეერთებული გამტარების სახსრები ერთსა და იმავე ტემპერატურაზეა, ასეთი პოტენციური განსხვავებების ჯამი ნულის ტოლია. როდესაც სახსრები სხვადასხვა ტემპერატურაზეა, მათ შორის პოტენციური განსხვავება დამოკიდებულია ტემპერატურის სხვაობაზე. პროპორციულობის კოეფიციენტს ამ დამოკიდებულებაში ეწოდება თერმო-EMF კოეფიციენტი. სხვადასხვა ლითონებს აქვთ განსხვავებული თერმო-ემფ კოეფიციენტები და, შესაბამისად, სხვადასხვა გამტარების ბოლოებს შორის წარმოქმნილი პოტენციური განსხვავება განსხვავებული იქნება. ლითონების შეერთების მოთავსებით არანულოვანი თერმო-ემფ კოეფიციენტებით ტემპერატურულ გარემოში თ 1, ჩვენ ვიღებთ ძაბვას საპირისპირო კონტაქტებს შორის, რომლებიც მდებარეობს სხვადასხვა ტემპერატურაზე თ 2, რომელიც პროპორციული იქნება ტემპერატურის სხვაობისა თ 1 და თ 2 .

თერმოწყვილების უპირატესობები

ტემპერატურის გაზომვის მაღალი სიზუსტე (±0,01 °C-მდე).
ტემპერატურის გაზომვის დიდი დიაპაზონი: -250 °C-დან +2500 °C-მდე.
Სიმარტივე.
იაფად.
სანდოობა

ტემპერატურის გაზომვის მაღალი სიზუსტის მისაღებად (±0,01 °C-მდე), საჭიროა თერმოწყვილის ინდივიდუალური დაკალიბრება.
მაჩვენებლებზე გავლენას ახდენს მზარდი ტემპერატურა, რომელიც უნდა გამოსწორდეს. თანამედროვე თერმოწყვილზე დაფუძნებული მრიცხველის დიზაინი იყენებს ცივი შეერთების ბლოკის ტემპერატურის გაზომვას ჩაშენებული თერმისტორის ან ნახევარგამტარული სენსორის გამოყენებით და ავტომატურად ასწორებს გაზომილ ემფს.
პელტიეს ეფექტი (კითხვის აღების დროს აუცილებელია გამოირიცხოს დენის გადინება თერმოწყვილში, რადგან მასში გამავალი დენი აგრილებს ცხელ შეერთებას და ათბობს ცივს).
TEMF-ის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე მნიშვნელოვნად არაწრფივია. ეს ქმნის სირთულეებს მეორადი სიგნალის გადამყვანების შემუშავებისას.
თერმოელექტრული არაჰომოგენურობის წარმოქმნა გამტარებში ტემპერატურის უეცარი ცვლილებების, მექანიკური სტრესების, კოროზიის და ქიმიური პროცესების შედეგად იწვევს კალიბრაციის მახასიათებლების ცვლილებას და შეცდომებს 5 კ-მდე.
თერმოწყვილებისა და გაფართოების მავთულის გრძელ სიგრძეზე, „ანტენის“ ეფექტი შეიძლება მოხდეს არსებულ ელექტრომაგნიტურ ველებზე.

თერმოწყვილების ტექნიკური მოთხოვნები განისაზღვრება GOST 6616-94-ით. თერმოელექტრული თერმომეტრების სტანდარტული ცხრილები (NSH), ტოლერანტობის კლასები და გაზომვის დიაპაზონები მოცემულია IEC 60584-1.2 სტანდარტში და GOST R 8.585-2001-ში.

platinum-rhodium-platinum - TPP13 - ტიპი R
platinum-rhodium-platinum - TPP10 - ტიპი S
platinumrhodium-platinumrhodium - TPR - ტიპი B
რკინა-კონსტანტანი (რკინა-სპილენძ-ნიკელი) TLC - ტიპი J
სპილენძ-კონსტანტანი (სპილენძ-სპილენძ-ნიკელი) TMKn - ტიპი T
ნიქროსილ-ნისილი (ნიკელ-ქრომ-ნიკელ-ნიკელ-სილიციუმი) TNN - ტიპი N.
ქრომელ-ალუმელი - THA - ტიპი K
ქრომელ-კონსტანტინის THCn - ტიპი E
ქრომელ-კოპელი - THC - ტიპი L
სპილენძ-კოპელი - TMK - ტიპი M
sil-silin - TSS - ტიპი I
ვოლფრამი და რენიუმი - ვოლფრამი რენიუმი - TVR - ტიპი A-1, A-2, A-3

ონლაინ კალკულატორის გამოსაყენებლად "თერმო-EMF (mV)" ველში უნდა შეიყვანოთ თერმოელექტროსადგურის თერმო-EMF მნიშვნელობა, ასევე უნდა გაითვალისწინოთ, რომ ტემპერატურა გამოჩნდება ტემპერატურის გათვალისწინების გარეშე გარემო. მოხერხებულობისთვის ონლაინ კალკულატორი"ატმოსფეროს ტემპერატურა" ველში. გარემო" თქვენ უნდა შეიყვანოთ ატმოსფერული ტემპერატურა °C-ში და ყველა მონაცემი იქნება გარემოს ტემპერატურის გაჟონვით.

ონლაინ კალკულატორითერმო-EMF გადაქცევა ტემპერატურაზე (°C) ქრომელ-ალუმელის თერმოწყვილისთვის - TXA - ტიპი K.

ონლაინ კალკულატორი

ქრომელ-ალუმელის ტიპი - TXA - ტიპი K.

ონლაინ კალკულატორითერმო-EMF-ის გადაქცევა ტემპერატურაზე (°C) თერმოწყვილის ტიპისთვის

ქრომელ-კოპელი - TXK - ტიპი L.

ონლაინ კალკულატორიტემპერატურის (°C) გადაქცევა თერმო-EMF (მვ) თერმოწყვილისთვის

ქრომელ-კოპელის ტიპი - TXK - ტიპი L.

ტემპერატურის გამოთვლისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული შემდეგი მახასიათებელი, რომ ტემპერატურა T=Ttherm(mV)+Tambient(mV) >°C და გამოთქმა T=Ttherm(mV) >°C + Tambient(°C) არის არასწორია, ამიტომ ტემპერატურის გადამყვანი გარდაქმნის ატმოსფერულ ტემპერატურას mV-ში, ამატებს მას თერმოწყვილის ჩვენებებს და მხოლოდ ამის შემდეგ გარდაქმნის mV-ს °C-მდე.

როდიუმ-პლატინის ტიპი - TPP - ტიპი R.

როდიუმ-პლატინის ტიპი - TPP - ტიპი S.

როდიუმ-პლატინის ტიპი - TPR - ტიპი B.

ტიპის რკინა - კონსტანტანი - TFA - ტიპი J.

ტიპი სპილენძი - კონსტანტანი - TMK - ტიპი T.

ტიპის ქრომელი - კონსტანტანი - THKn - ტიპი E.

ტიპი ნიქროსილი - ნისილ - TNN - ტიპი N.

ტიპი ვოლფრამი - რენიუმი - TVR A-1, A-2, A-3.

ტიპი სპილენძი - კოპელი - TMK - ტიპი M.

თხევადი ლითონების ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF საზომი მოწყობილობები iM Sensor Lab განკუთვნილია თერმო-EMF-ის გასაზომად, რომელიც მოდის პირველადი თერმოელექტრული კონვერტორებიდან, რომლებიც ზომავენ თხევადი ლითონების (თუჯი, ფოლადი, სპილენძი და სხვა) და წარმოქმნილი EMF-ის ტემპერატურას. ჟანგბადის აქტივობის სენსორები.

აღწერა

ოპერაციული პრინციპი

თერმო-EMF სიგნალები პირველადი თერმოელექტრული გადამყვანიდან (თერმოწყვილი) და EMF ჟანგბადის აქტივობის სენსორებიდან (mV), რომლებიც მიეწოდება მოწყობილობის „საზომი“ შესასვლელს თხევადი ლითონების ტემპერატურის გასაზომად და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF iM2 Sensor Lab-ად გარდაიქმნება. ციფრული ფორმა და შესაბამისი პროგრამის გამოყენებით გარდაიქმნება ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის მნიშვნელობებად. ამ სიგნალებს აღიქვამენ საათები 250 s-1-მდე სიხშირით. მოწყობილობას აქვს 4 შეყვანა: Ch0 და Ch2 - თერმოწყვილების სიგნალების გასაზომად და Ch1, Ch3 - ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF სიგნალების გასაზომად.

ტემპერატურის გაზომვის პროცესში, შემომავალი შეყვანის სიგნალის ცვლილება გაანალიზებულია, რათა დადგინდეს მისი გამომავალი სტაბილურ კითხვებზე (ახასიათებს ეგრეთ წოდებული "ტემპერატურული პლატფორმის" პარამეტრები, განისაზღვრება სიგრძით (დრო) და სიმაღლე ( თუ პლატფორმის სიგრძით მითითებულ დროს, ფაქტობრივი ტემპერატურის ცვლილება არ აღემატება მის მითითებულ სიმაღლეს (ანუ დასაშვები ტემპერატურის ცვლილება), მაშინ ადგილი ჩაითვლება შერჩეულ, შემდეგში, iM Sensor Lab მოწყობილობა თხევადი ლითონების ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF-ის გაზომვისთვის აფასებს საათის ტემპერატურის მნიშვნელობებს, რომლებიც იზომება არჩეული ადგილის სიგრძეზე და აჩვენებს მათ საშუალო მნიშვნელობას, როგორც გაზომვების შედეგად.

ანალოგიურად, იდენტიფიცირებულია უბნები, რომლებიც შეესაბამება EMF-ს სტაბილურ მაჩვენებლებს, რომელთა ზომები ასევე მითითებულია სიგრძით (დრო) და სიმაღლეზე (EMF მნიშვნელობის დასაშვები ცვლილება).

აბაზანის ტემპერატურის გაზომვის გარდა, მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ თხევადი ფოლადის ლიკვიდუსის ტემპერატურა, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას ნახშირბადის შემცველობად ემპირიული განტოლების გამოყენებით. ჟანგბადის აქტივობის სენსორების მიერ წარმოქმნილი EMF-ის გაზომვების შედეგებზე დაყრდნობით, ჟანგბადის აქტივობა თხევად ფოლადში, თუჯსა და სპილენძში, ნახშირბადის შემცველობა ფოლადში, გოგირდის და სილიციუმის შემცველობა თუჯში, FeO-ს აქტივობა (FeO) +MnO) თხევად მეტალურგიულ წიდაში და ზოგიერთი სხვა პარამეტრი განისაზღვრება თხევადი ლითონების თერმულ მდგომარეობასთან და ქიმიურ შემადგენლობასთან. მოწყობილობას ასევე აქვს აბაზანის დონის განსაზღვრის შესაძლებლობა (წიდა-ლითონის საზღვრის პოზიცია) ტემპერატურის ცვლილების სიჩქარის ანალიზით, როდესაც თერმოწყვილი აბანოში ჩაეფლო და წიდის ფენის სისქის განსაზღვრა სპეციალური ზონდებით.

iM2 Sensor Lab ჟანგბადის აქტივობის სენსორების თხევადი ლითონების ტემპერატურის გაზომვის მოწყობილობებს და EMF-ს აქვს ორი მოდიფიკაცია, რომლებიც განსხვავდება LCD სენსორული ეკრანის არსებობით ან არარსებობით (სურათი 1). ეკრანის არარსებობის შემთხვევაში, მოწყობილობა კონტროლდება გარე კომპიუტერიდან ან სამრეწველო პლანშეტიდან. ამ შემთხვევაში, სპეციალური პროგრამული უზრუნველყოფა მიეწოდება მათ შორის კომუნიკაციის საშუალებას.

სენსორული ეკრანი განლაგებულია მოწყობილობის წინა პანელზე და აჩვენებს გაზომვების მიმდინარეობას, მის შედეგებს და გაზომვებთან დაკავშირებულ სხვა ინფორმაციას ციფრულ და გრაფიკულ ფორმებში. ეკრანზე ასევე ნაჩვენებია მენიუ ტექსტური ჩანართების სახით, რომლის დახმარებითაც შესაძლებელია მოწყობილობის კონტროლი, დიაგნოსტიკა და ნახვა.

ფურცელი No2 სულ ფურცლები 4

ადრე გაზომილი გაზომვები. მოდიფიკაციაში „ეკრანის გარეშე“ ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ინფორმაცია ნაჩვენებია კომპიუტერის ან სამრეწველო ტაბლეტის ეკრანზე.

მოწყობილობის ელექტრონული დაფები თხევადი ლითონების ტემპერატურის გასაზომად და iM2 Sensor Lab ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF დამონტაჟებულია მტვერგაუმტარ ფოლადის კორპუსში, დამზადებულია 19” სტანდარტის მიხედვით სამონტაჟო თაროზე ან სამონტაჟოში. პანელი.

პირველადი კონვერტორებიდან სიგნალები შეიძლება გადაეცეს მოწყობილობას ორი გზით - საკაბელო და რადიოს საშუალებით. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, მოწყობილობა სერიული ინტერფეისით უკავშირდება მიმღებ ბლოკს (Reciver Box), ხოლო წყალქვეშა ჯოხების სახელურზე დამონტაჟებულია გადამცემი მოწყობილობა (QUBE), რომელიც სენსორებიდან მოსულ სიგნალებს გარდაქმნის რადიოსიგნალებად. გადაეცემა მიმღებ განყოფილებას. ეს უკანასკნელი იღებს მათ და გადასცემს მოწყობილობას დასამუშავებლად.

მოწყობილობა არ არის დალუქული.

პროგრამული უზრუნველყოფა

ინსტალაცია პროგრამული უზრუნველყოფა(პროგრამული უზრუნველყოფა) ხორციელდება მწარმოებელთან. პროგრამული უზრუნველყოფის მეტროლოგიურად მნიშვნელოვან ნაწილზე წვდომა შეუძლებელია.

საზომი ხელსაწყოს დიზაინი გამორიცხავს საზომი ხელსაწყოს პროგრამულ უზრუნველყოფასა და გაზომვის ინფორმაციას არასანქცირებული ზემოქმედების შესაძლებლობას.

firmware დაცვის დონე უნებლიე და განზრახ ცვლილებებისგან

მაღალი R 50.2.077-2014 მიხედვით.

სპეციფიკაციები

მეტროლოგიური და სპეციფიკაციებითხევადი ლითონების ტემპერატურის საზომი მოწყობილობები და EMF ჟანგბადის აქტივობის სენსორები iM2 Sensor Lab მოცემულია ცხრილში 1. ცხრილი 1

* - პირველადი გადამცემის, გაფართოების კაბელის და EMF სენსორის შეცდომის გამოკლებით.

აკრიფეთ დამტკიცების ნიშანი

ტიპის დამტკიცების ნიშანი იბეჭდება საოპერაციო დოკუმენტაციის სათაურ გვერდზე ბეჭდვით და მოწყობილობის წინა პანელზე ოფსეტური ბეჭდვის გამოყენებით.

Სისრულე

საზომი ხელსაწყოს სრული ნაკრები ნაჩვენებია ცხრილში 2. ცხრილი 2

გადამოწმება

განხორციელებული MP RT 2173-2014 შესაბამისად "ინსტრუმენტები თხევადი ლითონების ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF გაზომვისთვის iM2 Sensor Lab. ვერიფიკაციის მეთოდოლოგია“, დამტკიცებული ფედერალური საბიუჯეტო დაწესებულების „როსტესტ-მოსკოვის“ სახელმწიფო ცენტრალური ინსპექტირების ცენტრის მიერ 2014 წლის 26 ოქტომბერს.

გადამოწმების ძირითადი საშუალებები მოცემულია ცხრილში 3. ცხრილი 3

ინფორმაცია გაზომვის მეთოდების შესახებ

ინფორმაცია გაზომვის მეთოდების შესახებ მოცემულია ინსტრუქციის სახელმძღვანელოში.

მარეგულირებელი და ტექნიკური დოკუმენტები, რომლებიც ადგენენ მოთხოვნებს თხევადი ლითონების ტემპერატურის გაზომვის ინსტრუმენტებზე და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების ემფ iM2 Sensor Lab

1 ტექნიკური დოკუმენტაცია მწარმოებლისგან Heraeus Electro-Nite GmbH & Co. ᲙᲒ.

2 GOST R 52931-2008 ”საკონტროლო და რეგულირების მოწყობილობები ტექნოლოგიური პროცესები. ზოგადი ტექნიკური პირობები“.

3 GOST R 8.585-2001 „GSP. თერმოწყვილები. ტრანსფორმაციის ნომინალური სტატიკური მახასიათებლები“.

4 GOST 8.558-2009 „GSP. ტემპერატურის საზომი ხელსაწყოების სახელმწიფო გადამოწმების სქემა“.

კანონით დადგენილი წესით პროდუქციისა და სავალდებულო მოთხოვნების მქონე სხვა ობიექტების შესაბამისობის შესაფასებლად სამუშაოს შესრულებისას რუსეთის ფედერაციატექნიკური რეგულირების შესახებ.

რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

განათლების ფედერალური სააგენტო

სარატოვის შტატი

ტექნიკური უნივერსიტეტი

ელექტროდის გაზომვა

პოტენციალი და ემფ

გაიდლაინები

კურსში "თეორიული ელექტროქიმია"

სპეციალობის სტუდენტებისთვის

მიმართულება 550800

ადგილობრივი გავრცელების ელექტრონული გამოცემა

დამტკიცებულია

სარედაქციო და საგამომცემლო

სარატოვის საბჭო

სახელმწიფო

ტექნიკური უნივერსიტეტი

სარატოვი - 2006 წ

ნებისმიერი ფორმით რეპროდუქციისა და გავრცელების ყველა უფლება რჩება დეველოპერს.

აკრძალულია ამ პროდუქტის უკანონო კოპირება და გამოყენება.

შედგენილი:

Რედაქტორი

რეცენზენტი

სსტუ-ს სამეცნიერო-ტექნიკური ბიბლიოთეკა

რეგისტრაციის ნომერი 060375-E

ტექნიკური უნივერსიტეტი, 2006 წ

შესავალი

ელექტროქიმიის ერთ-ერთი ფუნდამენტური კონცეფციაა ელექტროქიმიური სისტემის ელექტროქიმიური პოტენციალის და ემფ-ის ცნებები. ელექტროდის პოტენციალისა და ემფ-ის მნიშვნელობები დაკავშირებულია ასეთთან მნიშვნელოვანი მახასიათებლებიელექტროლიტური ხსნარები, როგორც აქტივობა (a), აქტივობის კოეფიციენტი (f), გადაცემის რიცხვები (n+, n-). ელექტროქიმიური სისტემის პოტენციალისა და EMF-ის გაზომვით შესაძლებელია a, f, n+, n - ელექტროლიტების გამოთვლა.

სახელმძღვანელოს მიზანია გააცნოს სტუდენტებს თეორიული იდეები ელექტროდსა და ხსნარს შორის პოტენციური ნახტომის მიზეზების შესახებ, ელექტროდების კლასიფიკაციასთან, ოსტატობასთან დაკავშირებით. თეორიული საფუძვლებიკომპენსაციის მეთოდი ელექტროდის პოტენციალისა და ემფ-ის გაზომვისთვის, ამ მეთოდის გამოყენება ელექტროლიტების ხსნარებში აქტივობის კოეფიციენტებისა და იონური გადაცემის რიცხვების გამოსათვლელად.

Ძირითადი ცნებები

როდესაც ლითონის ელექტროდი ჩაეფლო ხსნარში, ელექტრული ორმაგი ფენა ჩნდება ინტერფეისზე და, შესაბამისად, ჩნდება პოტენციური ნახტომი.

პოტენციური ნახტომის გაჩენა გამოწვეულია სხვადასხვა მიზეზით. ერთ-ერთი მათგანია დამუხტული ნაწილაკების გაცვლა ლითონსა და ხსნარს შორის. როდესაც ლითონი ჩაეფლო ელექტროლიტის ხსნარში, ლითონის იონები, რომლებიც ტოვებენ ბროლის გისოსს და შედიან ხსნარში, შემოაქვთ მასში თავიანთი დადებითი მუხტები, ხოლო ლითონის ზედაპირი, რომელზეც ჭარბი ელექტრონები რჩება, უარყოფითად დამუხტული ხდება.

პოტენციალების გაჩენის კიდევ ერთი მიზეზი არის ანიონების შერჩევითი ადსორბცია მარილის წყალხსნარიდან ინერტული ლითონის ზედაპირზე. ადსორბცია იწვევს ჭარბი უარყოფითი მუხტის გამოჩენას ლითონის ზედაპირზე და შემდგომში ჭარბი დადებითი მუხტის გამოჩენამდე ხსნარის უახლოეს ფენაში.

მესამე შესაძლო მიზეზი არის პოლარული დაუმუხტი ნაწილაკების უნარი, იყოს ორიენტირებული ადსორბირებული ფაზის საზღვართან. ორიენტირებული ადსორბციისას, პოლარული მოლეკულის დიპოლის ერთი ბოლო მიმართულია ინტერფეისისკენ, ხოლო მეორე ბოლოები იმ ფაზისკენ, რომელსაც მიეკუთვნება მოლეკულა.

შეუძლებელია პოტენციური ნახტომის აბსოლუტური მნიშვნელობის გაზომვა ელექტროდი-ხსნარის ინტერფეისზე. მაგრამ შესაძლებელია შესწავლილი ელექტროდისა და ელექტროდისგან შემდგარი ელემენტის EMF-ის გაზომვა, რომლის პოტენციალი პირობითად ნულის ტოლფასია. ამ გზით მიღებულ მნიშვნელობას ეწოდება ლითონის "შიდა" პოტენციალი - E.

ელექტროდი, რომლის წონასწორობის პოტენციალი ნულის ტოლია, არის სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი.

წონასწორობის პოტენციალი არის პოტენციალი, რომელიც ხასიათდება ლითონისა და მარილის ხსნარს შორის დადგენილი წონასწორობით. წონასწორული მდგომარეობის დამყარება არ ნიშნავს, რომ ელექტროქიმიურ სისტემაში პროცესები საერთოდ არ ხდება. იონების გაცვლა მყარ და თხევადი ფაზებიგრძელდება, მაგრამ ასეთი გადასვლების მაჩვენებლები თანაბარი ხდება. წონასწორობა ლითონის ხსნარის ინტერფეისზე შეესაბამება მდგომარეობას

მეTO= ია=იშესახებ , (1)

სად მეTO- კათოდური დენი;

მეშესახებ – გაცვლის დენი.

შესასწავლი ელექტროდის პოტენციალის გასაზომად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ელექტროდები, რომელთა პოტენციალი წყალბადის სტანდარტულ ელექტროდთან შედარებით ცნობილია - საცნობარო ელექტროდები.

საცნობარო ელექტროდების ძირითადი მოთხოვნებია პოტენციური ნახტომის მუდმივობა და შედეგების კარგი რეპროდუქციულობა. საცნობარო ელექტროდების მაგალითებია მეორე ტიპის ელექტროდები: კალომელი:

კლ- / Hg2 კლ2 , Hg

ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდი:

კლ- / AgCl, Ag

ვერცხლისწყლის სულფატის ელექტროდი და სხვა. ცხრილში მოცემულია საცნობარო ელექტროდების პოტენციალი (წყალბადის მასშტაბით).

ნებისმიერი ელექტროდის პოტენციალი, E, განისაზღვრება მოცემულ ტემპერატურაზე და წნევაზე სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობით და ელექტროდის რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების მოქმედებით.

თუ რეაქცია ხდება შექცევადად ელექტროქიმიურ სისტემაში

υAA+υBB+…+.-zF→υLL+υMM

შემდეგ https://pandia.ru/text/77/491/images/image003_83.gif" width="29" height="41 src=">ln და Cu2+ (5)

მეორე ტიპის ელექტროდები არის ლითონის ელექტროდები, რომლებიც დაფარულია ამ ლითონის ნაკლებად ხსნადი მარილით და ჩაეფლო უაღრესად ხსნადი მარილის ხსნარში, რომელსაც აქვს საერთო ანიონი მცირედ ხსნად მარილთან: მაგალითებში შედის ვერცხლის ქლორიდი, კალომელის ელექტროდები და ა.შ.

მეორე ტიპის ელექტროდის პოტენციალი, მაგალითად, ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდი, აღწერილია განტოლებით

EAg, AgCl/Cl-=E0Ag, AgCl/Cl-ln aCl - (6)

რედოქს ელექტროდი არის ინერტული მასალისგან დამზადებული ელექტროდი და ჩაეფლო ხსნარში, რომელიც შეიცავს ნივთიერებას დაჟანგული და შემცირებული ფორმით.

არსებობს მარტივი და რთული რედოქს ელექტროდები.

მარტივ რედოქს ელექტროდებში შეინიშნება ნაწილაკების მუხტის ვალენტობის ცვლილება, მაგრამ ქიმიური შემადგენლობა მუდმივი რჩება.

Fe3++e→Fe2+

MnO-4+e→MnO42-

თუ დაჟანგულ იონებს ოქსით აღვნიშნავთ, ხოლო შემცირებულ იონებს წითელით, მაშინ ზემოთ დაწერილი ყველა რეაქცია შეიძლება გამოისახოს ერთი ზოგადი განტოლებით.

ოქსი+ ე→წითელი

მარტივი რედოქს ელექტროდი იწერება დიაგრამის სახით წითელი, ოქსი/ პტ, და მისი პოტენციალი მოცემულია განტოლებით

ე წითელი, Ox=E0 წითელი, Ox+https://pandia.ru/text/77/491/images/image005_58.gif" width="29" height="41 src=">ln (8)

პოტენციურ განსხვავებას ორ ელექტროდს შორის, როდესაც გარე წრე გამორთულია, ელექტროქიმიური სისტემის ელექტრომოძრავი ძალა (EMF) (E) ეწოდება.

ე= ე+ - ე- (9)

ელექტროქიმიურ სისტემას, რომელიც შედგება ორი იდენტური ელექტროდისგან, რომლებიც ჩაეფლო სხვადასხვა კონცენტრაციის ერთი და იგივე ელექტროლიტის ხსნარში, ეწოდება კონცენტრაციის ელემენტს.

EMF ასეთ ელემენტში წარმოიქმნება ელექტროლიტური ხსნარების კონცენტრაციის სხვაობის გამო.

ექსპერიმენტული ტექნიკა

კომპენსაციის მეთოდი EMF და პოტენციალის გაზომვისთვის

მოწყობილობები და აქსესუარები:პოტენციომეტრი R-37/1, გალვანომეტრი, ბატარეა, ვესტონის ელემენტები, ნახშირბადი, სპილენძი, თუთიის ელექტროდები, ელექტროლიტური ხსნარები, ვერცხლის ქლორიდის საცნობარო ელექტროდი, ელექტროლიტური გასაღები, ელექტროქიმიური ელემენტი.

აკრიფეთ ინსტალაციის დიაგრამა (ნახ. 2)

ე. ᲛᲔ. - ელექტროქიმიური უჯრედი;

ე. და. – შესწავლილი ელექტროდი;

ე. თან. - საცნობარო ელექტროდი;

ე. კ – ელექტროლიტური გასაღები.

DIV_ADBLOCK84">

CrO42- და H+ იონების კონცენტრაციები მუდმივია და ტოლია 0,2 გ-იონ/ლ და 3-იონ/ლ, H+-ის კონცენტრაცია იცვლება და არის: 3; 2; 1; 0,5; 0,1 გ-იონი/ლ;

CrO42-, Cr3+ იონების კონცენტრაცია მუდმივია და უდრის 2 გ-იონ/ლ და 0,1 გ-იონ/ლ, შესაბამისად H+ იონების კონცენტრაცია იცვლება და არის: 2; 1; 0,5; 0.1; 0,05; 0,01 გ-იონი/ლ.

დავალება 4

მარტივი რედოქსული სისტემის Mn+7, Mn2+ გრაფიტის პოტენციალის გაზომვა.

Mn2+ იონის კონცენტრაცია მუდმივია და ტოლია 0,5 გ-იონ/ლ

იცვლება MnO2-4 იონების კონცენტრაცია და არის 1; 0,5; 0,25; 0.1; 0,01 გ-იონი/ლ;

MnO-4 იონების კონცენტრაცია მუდმივია და უდრის 1 გ-იონს/ლ

Mn2+ იონების კონცენტრაცია ვ იცვლება და არის: 0,5; 0,25; 0.1; 0,05; 0,001 გ-იონი/ლ.

ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავება

1. მიღებული ყველა ექსპერიმენტული მონაცემი გადაყვანილი უნდა იყოს წყალბადის სკალაში.

3. ააგეთ პოტენციალის გრაფიკული დამოკიდებულება კონცენტრაციაზე E, lgC კოორდინატებში და გამოიტანეთ დასკვნა ელექტროდის პოტენციალის მნიშვნელობაზე პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების კონცენტრაციის გავლენის ბუნების შესახებ.

4. კონცენტრაციის ელემენტებისთვის (ამოცანა 2) გამოთვალეთ დიფუზიის პოტენციალის ნახტომი φα განტოლების გამოყენებით

φα = (10)

EMF-ის გაზომვისას კომპენსაციის მეთოდის გამოყენებით

1. პოტენციომეტრი ექსპლუატაციამდე უნდა იყოს დასაბუთებული.

2. ბატარეებთან მუშაობისას თქვენ უნდა:

გამოიყენეთ პორტატული ვოლტმეტრი ტერმინალებზე ძაბვის შესამოწმებლად;

ბატარეის ბატარეაში აწყობისას მოერიდეთ კორპუსის და ტერმინალების მოკლე ჩართვას მძიმე დამწვრობის თავიდან ასაცილებლად.

3. მუშაობის შემდეგ გამორთეთ ყველა მოწყობილობა.

ლიტერატურა

1. ანტროპოვის ელექტროქიმია:

სახელმძღვანელო / .- 2nd ed. გადამუშავებული დამატებითი-მ.: უმაღლესი სკოლა, 1984.-519 გვ.

2.-როტინიანი ელექტროქიმია: სახელმძღვანელო/,