В основном используется для пирометрических измерений различных сред при рабочих температурах от 200°C до 600°C в промышленности и в лаборатории. Максимальный диапазон рабочих температур составляет о т-250°C до +1100°C для кратковременных измерений.
Приборы для измерения скорости движения воздуха
Первый механический анемометр был описан около 1450 года Леоном Баттистой Альберти в его работе «Ludi rerum mathematicarum» (лат. «математические забавы») и снабжен чертежом3. Эффект был основан на отклонении подвешенной доски под действием ветра. Подобный анемометр был нарисован три десятилетия спустя Леонардо да Винчи в «Атлантическом кодексе» (фолио 675) 4 5 :53 .
Читайте также: Прогрев бетона сварочным аппаратом Видео
Чашечный анемометр править | править код
Наиболее распространенным типом анемометра является чашечный анемометр. Он был изобретен в 1846 году доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в обсерватории Армага. Он состоит из четырех полусферических оболочек, которые симметрично скользят по скрещенным спицам ротора, вращающегося вокруг вертикальной оси.
Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Робинсон предположил, что в таком анемометре линейная скорость кругового вращения оболочек составляет одну треть от скорости ветра и не зависит от размера оболочек и длины балок. Эксперименты, проведенные в то время, подтвердили это. Более поздние измерения показали, что это не так; «коэффициент анемометра» (обратная величина линейной скорости к скорости ветра) в простейшей конструкции Робинсона зависел от размера оболочек и длины балок и составлял от двух до чуть более трех.
Ротор с тремя чашками, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935 году сделали чашечный анемометр линейным до 100 км/ч (27 м/с) с погрешностью около 3%. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка дает максимальный крутящий момент при повороте на 45° к направлению ветра. Анемометр с тремя чашечками имеет больший крутящий момент и быстрее реагирует на порывы, чем анемометр с четырьмя чашечками.
Оригинальное усовершенствование конструкции чашек, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (1991), позволяет использовать один и тот же ротор для определения не только скорости, но и направления ветра. Оно заключается в размещении флага на одной из чашек, что вызывает неодинаковую скорость вращения ротора в течение одного оборота (половину оборота флаг движется по ветру, половину оборота — против ветра). Определив сектор круга по отношению к метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяют направление ветра.
В простейших анемометрах вращение ротора передается на механический счетчик оборотов. Скорость рассчитывается по числу оборотов за определенное время, например, за одну минуту, как в ручных анемометрах 5.
В более сложных анемометрах ротор соединен с тахометром, выходной сигнал которого (напряжение) подается на вторичный измерительный прибор (вольтметр), либо используются тахометры, основанные на других принципах. Такие анемометры сразу отображают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют наблюдать за изменениями скорости ветра в реальном времени.
Наиболее распространенными моделями среди современных чашечных анемометров являются MS 13, M 95CM и анемометр ARE.
Помимо метеорологических измерений, анемометры также используются в башенных кранах для индикации опасного превышения скорости ветра.
Популярные сенсоры (датчики) газа
Газовый детектор или газовый датчик — это устройство, которое может использоваться для измерения концентрации или обнаружения присутствия определенных компонентов в газовых смесях. К датчикам относятся: — детекторы (блоки датчиков) газоанализаторов и газоаналитических систем; — системы измерения и управления, способные преобразовывать сигналы и обеспечивать цифровой дисплей. Основная функция газового датчика (газового зонда или газовой ячейки) заключается в преобразовании концентрации измеряемого вещества в непрерывное напряжение или другой сигнал, который позволяет регистрировать и отображать сигнал.
Комплект термохимического датчика ИБЯЛ.305658.001 (API5.132.040, DT14.301, ИБЯЛ.418429.066-01) предназначен для преобразования массовой концентрации исследуемого воздушно-топливного газа и его смесей в значение электрического напряжения. Комплект ИБЯЛ.305658.001 является измерительным элементом переносного датчика или детекторного блока для: СТМ-10, СДКМ-2М, GSM-03 и GSM-05.
Термокаталитический датчик TCS-1 предназначен для преобразования массовой концентрации углеводородных газов в токовый сигнал, пропорциональный объемной доле горючего или токсичного газа, обнаруженного в контролируемой воздушной среде. Термокаталитический датчик ТКС-1 является измерительным элементом датчиков метана, пропана, паров бензина и других горючих газов, используемых в приборах типа СМС-1, СМС-1, СМС-2, СМС-2/1 (ТУ 23-7514.011-87) или ДТК1-3.0.
Электрохимическая ячейка ИБЯЛ.305649.035-40 используется для преобразования значения концентрации монооксида углерода (II) CO в значение сигнала постоянного тока, пропорционального концентрации измеряемого газа в воздухе. Электрохимический датчик IBIAL.305649.035-40 является чувствительным компонентом электрохимического датчика, входящего в состав сигнализатора угарного газа СОУ-1 и сигнализатора угарного газа СТГ-1 (в серой упаковке), выпущенных до 08.2011 года.
Электрохимический датчик используется для преобразования значения объемной доли кислорода (недостаток или избыток) в постоянное значение напряжения, пропорциональное парциальному давлению кислорода в анализируемой газовой смеси, и обеспечения безопасности труда на рабочих местах. Оксик-3 используется в газоаналитических системах и газоанализаторах с диффузионным отбором проб, а также с принудительным отбором проб (требует внешней газовой камеры): также в качестве сенсорного модуля в приборах FST-03B и других.
Популярные блоки датчиков газа
Блок датчика (БД) — устройство, измеряющее концентрацию одного или нескольких веществ в газовой смеси аналита. Блок датчика является основным измерительным устройством в различных газоанализаторах, сигнализаторах, течеискателях и газоаналитических системах. Блок датчика (модуль детектора) может содержать один или несколько газочувствительных элементов (сенсоров или газовых ячеек), которые образуют его основной измерительный элемент.
Модуль термохимического датчика API5.132.039 во взрывозащищенном корпусе предназначен для преобразования довзрывных концентраций горючих газов, паров и смесей в напряжение постоянного тока, пропорциональное теплу, выделяемому при окислении обнаруженного газа. Детекторный модуль API5.132.039 используется во взрывоопасных зонах и является важным измерительным элементом детекторов горючих газов STM-10 (с диффузионным отбором проб), GSM-03 и GSM-05.
Электрохимический преобразователь UO-100 используется для преобразования значения массовой концентрации монооксида углерода в значение сигнала постоянного тока, пропорциональное содержанию монооксида углерода (CO) в газовой среде рассматриваемого рабочего диапазона. Передатчик UO-100 является передатчиком газоанализатора угарного газа ESSA-CO/N (версия BS/(H)/(P)).
Передатчик MN-2,5 для термохимических измерений используется для преобразования значения объемной доли метана (пропана, бутана) в значение сигнала постоянного тока, пропорционального теплу, выделяемому при безгорючем окислении измеряемого газа в воздухе исследуемой среды. Передатчик МН-2.5 (ЯрКГ.2.840.001-15) — это передатчик, входящий в состав газоанализатора метана ЭССА-CH4 (версия BS) и газоанализатора оксида углерода и метана ЭССА-CO-CH4 (версия BS).
Электрохимический блок датчика угарного газа стационарного Хоббит-Т предназначен для преобразования значения массовой концентрации угарного газа в значение электрического тока, пропорциональное концентрации угарного газа в воздухе контролируемого рабочего места. Модуль датчика угарного газа является дистанционным передатчиком стационарного газоанализатора HOBBIT-T.
Применение термопар и их особенности
Диапазон применения термопар огромен, в основном из-за широкого спектра измеряемых температур: от чрезвычайно низких до чрезвычайно высоких. Они также широко используются благодаря своей стабильности и точности. Они используются в бытовых и промышленных приборах, а также в производственных технологиях для измерения температуры различных устройств, объектов и сред: Воздуха, твердых тел, расплавленного металла, жидкостей и газов, вращающихся деталей, тепловых машин.
В качестве датчиков температуры термоэлектрические преобразователи используются в автоматизированных системах управления. В газовых приборах (котлах, плитах, колонках) термопары используются для контроля температуры. На основании данных термопары при превышении допустимой температуры происходит аварийное отключение приборов.
Конструкция термопары и материалы проводника зависят от назначения термопары: для различных сред и диапазонов температур существуют различные комбинации металлов.
Функциональные элементы могут быть заключены в поршень или корпус для защиты от внешних воздействий: Защитным материалом для термопары в газовом котле является, например, нержавеющая или обычная сталь. Для температур до 1000-1100 °C используются жаропрочные сплавы, для более высоких температур — фарфор или тугоплавкие сплавы. Измерения в особых условиях окружающей среды, например, при высоком давлении, требуют герметичной термопары.
Если среда измерения не оказывает вредного воздействия на проводники, защита не используется. Негерметичная версия с негерметичным двухпроводным соединением характеризуется малой инерционностью и практически без задержки измерения температуры.
В зависимости от количества точек измерения термопары могут быть выполнены в виде одноточечных или многоточечных датчиков. Таким образом, длина вставки термопары варьируется от 120 мм до 20 000 мм. Необходимость в многочисленных точках измерения (до нескольких десятков) возникает, прежде всего, в химической и нефтехимической промышленности для емкостей, в которых происходит обработка жидкостей (реакторы, резервуары, фракционные колонны).
Классификация термопар
Принцип действия термоэлектродов основан на возникновении разности потенциалов в проводниках, поэтому металлы термоэлектродов должны отличаться по своим химическим и физическим свойствам. Для применения термоэлектродов используются различные сплавы цветных и драгоценных металлов.
Благородные металлы обеспечивают значительно более высокую точность измерений, меньшую термоэлектрическую неоднородность и устойчивость к окислению. Они используются для измерений до 1900 °C, а для более высоких температур требуются специальные жаропрочные сплавы. Цветные металлы используются при температуре до 1400 °C.
Все материалы проводников имеют различные диапазоны плавления, устойчивости к окислению и рабочих температур. Только в указанном производителем диапазоне температур можно обеспечить качественную работу прибора и точные данные измерений.
Для классификации групп термопар по российскому ГОСТу используются три кириллические буквы, международная классификация предусматривает обозначение одной буквой латинского алфавита: Например, нитрозилнитрильная термопара имеет обозначение TNN или N-платино-родиевая — TPR, тип B.
Другая классификация термопар учитывает типы соединений, которые могут быть использованы:
- одноэлементные и двухэлементные;
- изолированные и соединенные с корпусом;
- заземленные и незаземленные.
Существует множество типов термопар, при этом хромель-алюминиевые являются одними из самых распространенных.
Состав сплава хромель:
- 90% никеля
- 10% хрома
- 95% никеля
- 2% алюминия
- 2% никеля
- 1% кремния
C до +1300 o C, подходит для нейтральных и окислительных сред, низкая стоимость. В восстановительных средах требуется защитный корпус. Диапазон рабочих температур зависит от диаметра электрода и может использоваться для облучения реакторов.
Обладает высокой чувствительностью (около 41 мВ/о С), обнаруживает даже небольшие изменения температуры и используется во многих приложениях.
Недостатки и свойства. Никель магнитен, что приводит к изменению выходного сигнала при температуре 350о С. В сернистых средах возможен преждевременный выход из строя, также работа нарушается при определенных низких концентрациях кислорода.
Железо+постоянный TJC (тип J)
Надежная и недорогая термопара для промышленного и научного применения.
Константан обычно изготавливается из :
Используется в более узком диапазоне температур, чем хромированный алюминий: -200 — +1100 о С, с более высокой чувствительностью: 50-60 мкВ/о С.
Подходит для вакуумной среды, измерения также могут проводиться в окислительной, восстановительной и нейтральной средах. Температура длительного воздействия: до +750 oC, кратковременного до +1100 oC.
Не использовать постоянно при отрицательных температурах из-за коррозии на выходе металла, окислительные среды сокращают продолжительность действия. Сера оказывает отрицательное действие при высоких положительных температурах.
Выполнение измерений на сельскохозяйственных предприятиях
Существует несколько способов использования термометров в сельском хозяйстве. Наиболее часто термоанемометры используются для:
- обеспечения оптимальных условий на животноводческих, птицеводческих и звероводческих комплексах – отклонение показателей воздухообмена от нормативных значений может привести к болезням и гибели скота и птицы;
- распыления удобрений, препаратов и пестицидов при работе с различными культурами;
- эффективного складского хранения и транспортировки сельскохозяйственной продукции, среди которой: зерно, семена, овощи, ягоды и пр.;
- получения высоких урожаев в тепличных хозяйствах, создания благоприятной среды для роста и развития растений;
- оценки качества работы систем вентиляции и кондиционирования, поддержания комфортного микроклимата для жизнедеятельности и работы сотрудников.
Преимущества эксплуатации термоанемометра
Использование термоанемометра в любой сельскохозяйственной системе имеет следующие преимущества:
- возможность оперативного получения результатов измерений;
- высокая точность замеров;
- надежность чувствительных элементов устройства при эксплуатации;
- прибор не нуждается в постоянном и дорогостоящем обслуживании.
