Іонізаційні засоби вимірювання тиску

Принципова схема радіоізотопного іонізаційного перетворювача наведена на рисунку 1.25. Перетворювач складається з камери 1, у якій розміщений колектор 2 у вигляді чотирьох вигнутих стержнів та джерело випромінювання α -частинок 3 (препарат радію). До колектора прикладений негативний потенціал 40 В відносно камери. Вилітаючі α -частинки іонізують молекули газу, що знаходяться у камері і створюють струм у колі колектора. Падіння напруги іонного струму на резисторі R підсилює електронний підсилювач 4 і вимірює вторинний перетворювач 5.

Рис. 1.25 - Принципова схема радіоізотопного іонізаційного перетворювача

МАНОМЕТРИ ОПОРУ

Якщо позначити опір провідника, на який діє тиск, через R, зміна опору - через DR, а тиск - через р, та зміна опору відповідатиме лінійному закону:

, (1.46)

де к – п’єзокоефіцієнт, величина якого залежить від матеріалу провідника.

З цього співвідношення виходить, що

(1.47)

Рис.1.27 – Типова конструкція сучасних вимірювальних перетворювачів різниці тисків

1 – корпус, 2 – кришка, 3 – електронна плата, 4 – ущільнювальне кільце, 5 – з’єднувальні провідники, 6 – сенсорний блок, 7 – отвори для приєднання джерела тиску

2.1 ТЕМПЕРАТУРНІ ШКАЛИ

Лінійна залежність між об'ємним розширенням рідини і температурою, тобто

, (2.1)

де k – коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт об'ємного розширення).

Інтегруючи рівняння (1) отримуємо:

, (2.2)

де D – постійна інтегрування.

Для визначення постійних k і D використовуються дві вибрані температури t’ і t’’.

Приймаючи при температурі t’ об'єму V’, а при температурі t’’ – об'єм V’’, одержимо

; (2.3) . (2.4)

Віднімаючи з рівняння (2.2) рівняння (2.3), а з рівняння (2.4) рівняння (2.3), одержимо

; (2.5) . (2.6)

Розділивши рівняння (2.5) на рівняння (2.6), одержимо

, (2.7)

де t’ і t’’ – температури відповідно танення льоду і кипіння води при нормальному тиску і прискоренні сили тяжіння 980, 665 см/с²;

V’ і V’’ – об'єми рідини, які відповідають температурам t’ і t’’;

V – об'єм рідини, що відповідає температурі t.

Рівняння (2.7) називається рівнянням шкали температур. Виходячи з другого закону термодинаміки, Кельвін в 1848 р. запропонував визначати температуру на основі рівності:

,

де Т₁ і Т₂ – температури відповідно холодильника і нагрівача;

Q₂ і Q₁ – кількість тепла, відповідно одержане робочою речовиною від нагрівача і віддане холодильнику (для ідеальної теплової машини, що працює по циклу Карно).

Нехай Т₂ рівне температурі кипіння води (Т₁₀₀), а Т₁ – температура танення льоду (Т₀); тоді, прийнявши різницю Т₂-Т₁=100 і позначивши кількість тепла, відповідну цим температурам, через Q₁₀₀ і Q₀, одержимо:

;

.

Для будь-якої температури нагрівача Т маємо

(2.8)

Рівняння (2.8) є рівнянням стоградусної термодинамічної шкали температур

Табл. 2.1. Системи температурних вимірювань

Принцип	Система	Характеристики
Термометри розширення	1. Біметалева пластина	На зміні об'єму рідини або лінійних розмірів твердих тіл при зміні температури, діапазон вимірювання -30...600˚С, точність ±1%, стійкі
2. Рідинні термометри	Для скляних трубок: вимірювання в діапазоні для ртуті -35...600˚С, спирту -80...70˚С, пентану -200...30˚С, точність ±1% Для металевих трубок: вимірювання в діапазоні 90...650˚С. для ртуті -39...650˚С, точність ±1%, стійкі, дистанційне вимірювання
3. Манометричні термометри	На зміні тиску речовини при постійному об'ємі при зміні температури Діапазон -100...650˚С, точність ±0,5%, стійкі, дистанційне вимірювання, точність ±1%
Термометри опору	4. Металеві провідники	На зміні електричного опору провідників і напівпровідників при зміні їх температури Діапазон вимірювань залежить від металу. Для платини -200...850˚С, нікелю -80...300˚С, міді -200...30˚С. Точність вимірювання для платини ±0,5%
5. Термістори	Не лінійність, діапазон -100...300˚С. Швидка регенерація
Термоелект-ричні термометри	6. Термопари	На зміні термоелектрорушійної сили термопари від температури Діапазон, чутливість, точність залежать від металів, які використовуються для виготовлення термопар. Наприклад, для пари залізо – константант в діапазоні -180...760˚С чутливість 53 мкВ/˚С, точність ±1...3%. Для пари платини – платина/13% родий в діапазоні 0...1750˚С чутливість 6 мкВ/˚С при точності <±1
Пірометри випроміню-вання	7. Оптичні пірометри (зникаюча нитка розжарювання)	На вимірюванні інтенсивності монохроматичного випромінювання нагрітого тіла. Діапазон 600...3000˚С, точність ±0,5%. Відсутній фізичний контакт з нагрітим об’єктом
8. Радіаційні пірометри	На вимірюванні повної потужності випромінювання нагрітого тіла Діапазон 0...3000˚С, точність ±0,5%. Відсутній фізичний контакт з нагрітим об’єктом
9. Пірометри спектрального співвідношення	На вимірюванні розподілу енергії в спектрі теплового випромінювання тіла Діапазон 0...3000˚С, точність ±0,5%, немає фізичного контакту з нагрітим об’єктом.
10. Тепловізори
Шумова термометрія	10. Термометр теплових шумів	На залежності рівня теплових шумів резистора від температури
Магнетна термометрія	11. Магнетний термометр	На температурній залежності магнетної сприйнятності парамагнетика. Менше 1 ºК
Метод ядерного квадрупольного резонанснсу	12. Ядерний квадрупольний резонансний термометр	На залежності частоти ядерного квадрупольного резонансу термометричної речовини від температури. Діапазон -196… 100˚С. Границя допустимої похибки 0,01˚С, поріг температурної чутливості 0,001˚С
Акустична термометрія	13. Акустичні термометри	На залежності швидкості поширення звуку (ультразвуку) у речовині від температури. Роздільна здатність 10-4....10-6К, діапазон температур від -80 до 250 ˚С з абсолютною похибкою 40 мК.
Томографічні методи вимірювання температури	14. Томограф