evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 54
Текст из файла (страница 54)
4.78.Для определения динамических характеристик датчикаи проанализируем дифференциальное уравнение движениясы 4. Сила инерции тх равна с у м м е п р и л о ж е н н ы х силсоставиме г о масnix = F ( r ) - Сх - кх,(4.205)—где F(t) = р ( г ) 6 э фи з м е н я ю щ а я с я во в р е м е н и и з м е р я е м а яСх — с и л а у п р у г о с т и п р у ж и н ы ; кх — с и л а д е м п ф и р о в а н и я .Из (4.205) получим линейное дифференциальноелогичное уравнению а к с е л е р о м е т р а :уравнение,вместоана(4.206)nix + кх + Сх = F(f).Введясила;конструктивныхп а р а м е т р о в д а т ч и к а т,к,С вибрац и о н н ы е /3 и со 0 > п о л у ч и м'х + 2рсо0х + col = F(t)\m.(4.207)Передаточная ф у н к ц и я датчика2К(р) = 1/[т(р+ 20соор +cog)].(4.208)Для получения выражения д л я к о м п л е к с н о й чувствительностим е н и м о п е р а т о р д и ф ф е р е н ц и р о в а н и я р = d/dt на / с о :S (/со)= X/F ==-1/[шсо?(Х2-Ц[т(со11- со22/сосо 0 /3)]+за=- 2/Х/З)],(4.209)г д е Х= со/соо — о т н о с и т е л ь н а я ч а с т о т а .Амплитудно-частотная2S(X) = l/[mcooV(XСравниваянамические(4.209)ихарактеристика- I)2(4.210)характеристикила- 4р Х ].с(4.201)датчиков(4-210)исилы( 4 .
2 0 2 ) , в и д и м , что диидавленияаналогичны223характеристикамакселерометра.Ихчастотнаяхарактеристикапредставлена на рис. 4.76.Т р е б о в а н и я , п р е д ъ я в л я е м ы е к д а т ч и к а м с и л ы и д а в л е н и я д л я измеренияпроцессов,имеющихсятребованийкотс л о ж н ы й ч а с т о т н ы й с п е к т р , н е отличаютд а т ч и к у у с к о р е н и я , п р е д н а з н а ч е н н о м у д л я измерения ускорения с т а к и м же спектром.4.3.2.Измерение температурыИзмерениеизмеряеттуратемпературуможетстационарныхсвоегоотличаться отмерить. Разницатемператур.чувствительногоЛюбойтермометрэ л е м е н т а .
Э т а температ е м п е р а т у р ы с р е д ы , к о т о р у ю т р е б у е т с я изтемператур обусловливает методическую погрешностьизмерения.Д о в о л ь н о часто датчик т е м п е р а т у р ытивления и т.п.)( т е р м о п а р а , т е р м о м е т р сопрорасположен т а к , что в среде, т е м п е р а т у р у к о т о р о йн у ж н о и з м е р и т ь , п о м е щ а е т с я т о л ь к о его ч у в с т в и т е л ь н ы й к о н е ц , а нерабочийконецОт средыдиткже виливыводнымипроводами находитсякоторыхвне этой среды.и з м е р я е т с я , т е п л о перехон е р а б о ч е м у к о н ц у и р а с с е и в а е т с я им в о к р у ж а ю щ у ю с р е д у .
Дастационарныхномпроцессе.леестела, температурасущественнаполагаетсянау с л о в и я х датчик участвуетв сложном теплообмен-Т е м п е р а т у р а в р а з л и ч н ы х его т о ч к а х различна.. Наиботемператураконцечувствительного элемента,, к о т о р ы йдатчика. Чемрасм е н ь ш е т е п л а р а с с е и в а е т чувствительныйк о н е ц , т е м м е н ь ш е р а з н о с т ь т е м п е р а т у р м е ж д у н и м и измеряемойс р е д о й . П р и и х р а в е н с т в е ч у в с т в и т е л ь н ы й к о н е ц н е рассеивает т е п л о и не п о л у ч а е т е г о .Теплообменфакторов:междутеламитеплопроводностиможеттел,происходитьконвекцииврезультатеи теплообменатрехизлучением (лучеиспускания).1. П р итеплообменепутемходитот изотермической0!изотермическойкВтеплопроводностиповерхности споверхности содномерном тепловомполе черезтепловойпотокпроболее в ы с о к о й температуройболее н и з к о й температуройплощадкуплощадью02.Q , перпендикулярную тепловому потоку, проходит поток мощностьюР=xe(©i -е2)/д/ = хеде/д/,где X — коэффициент теплопроводности;температуры при переходе с о д н о й(4.2П)Д0 = 0 !— ©2— изменениеи з о т е р м и ч е с к о й п о в р е х н о с т и н а другую, расположенную на расстоянии Д / .Предел Ь г п ( Д 0 / Д / )при Д /- * 0 н а з ы в а е т с я г р а д и е н т о м температур ы в д а н н о й т о ч к е т е л а .
К о э ф ф и ц и е н т т е п л о п р о в о д н о с т и X очень м а лу газов, несколько больше уОсобенно в е л и к он у м е т а л л о в .224ж и д к и х тели еще большеу твердых.2. Конвекция и м е е т м е с т о на г р а н и ц е р а з д е л а т в е р д о г о т е л а с жидкостью или г а з о м или ж и д к о с т и с г а з о м . Она б ы в а е т естественнойи вынужденной (принудительной). Естественная к о н в е к ц и я происходитпри т е п л о в о м р а с ш и р е н и и ж и д к о с т и и газа в с л е д с т в и е и з м е н е н и я и хплотности. Б о л е е теплые частицы вытесняются в в е р х б о л е е холодными, имеющими большую плотность.Смена т е п л ы х частиц х о л о д н ы м ив о з л е п о в е р х н о с т и т е л а п р и в о д и т к е е т е п л о о т д а ч е .
В ы н у ж д е н н а я конв е к ц и я п р о и с х о д и т в с л е д с т в и е п е р е м е ш и в а н и я ж и д к о с т и и л и г а з а иск у с с т в е н н ы м п у т е м . О н а в с е г д а с о п р о в о ж д а е т с я е с т е с т в е н н о й . Однак о в э т о м с л у ч а е р о л ь е с т е с т в е н н о й к о н в е к ц и и м о ж е т б ы т ь невелик а .
М о щ н о с т ь т е п л о в о г о к о н в е к т и в н о г о п о т о к а , п р о х о д я щ а я черезграницу раздела д в у х сред,Рк = « б Р ( © 1<2ргде—- ©2),площадь(4.212)п о в е р х н о с т и р а з д е л а д в у х с р е д , и м е ю щ и х температуры ©1 и © 2 ; а — коэффициент теплообмена.Значениеа зависит от м н о г и х ф а к т о р о в : температуры, теплоемкости сред, их плотности, в я з к о с т и и д р у г и х п а р а м е т р о в . Е г о значениес и л ь н о у в е л и ч и в а е т с я приувеличениис к о р о с т и обтекания поверхности р а з д е л а .З .
В с е тела излучают энергию,п р и ч е м з а в и с и м о с т ь м о щ н о с т и излучения о т а б с о л ю т н о й т е м п е р а т у р ы Т о п р е д е л я е т с я с о о т н о ш е н и е м4Р = СТ ,(4.213)г д е С — к о э ф ф и ц и е н т и з л у ч е н и я т е л а , з а в и с я щ и й от с о с т о я н и й его поверхности.ОдновременноМощностьсизлучением телотеплообменаизлучениема б с о л ю т н ы е т е м п е р а т у р ы ТуРч = Схг(Т\гдеС12поглощает излучение других тел.между д в у м я телами, имеющимичТ2, р а в н а(4.214)- Т%),- н е к о т о р ы й э ф ф е к т и в н ы й к о э ф ф и ц и е н т и з л у ч е н и я , зависящий от к о э ф ф и ц и е н т о в излучения одного и д р у г о г о тела.РассмотримТермометр 1болееподробно(рис. 4.79,а)теплообменныйпроцесстермометра.м о н т и р у е т с я в с т е н к е 2 о б ъ е к т а , температуру среды ©!внутри которогонаходящийсявтребуется измерить.
К о н е ц термометра,объекте, омываетсягорячимпотокомвещества, и вт е р м о м е т р к о н в е к т и в н ы м п у т е м в в о д и т с я т е п л о в о й п о т о к q . О н прох о д и т п о т е л у т е р м о м е т р а , н а г р е в а е т с т е н к у в м е с т е е г о м о н т а ж а , проходит д а л е е по х о л о д н о м у к о н ц у т е р м о м е т р а и рассеивается в окружающей среде. Распределение температурпоказанонавдольтермометра схематическир и с . 4 . 7 9 , 6 . Д л я того чтобы температура чувствительного конца термометра ©2 была близкак температуре © i , н у ж н о увели2258-6016читьт е п л о в о й п о т о к , н а г р е в а ю щ и й т е р м о м е т р .
М о щ н о с т ь э т о г о потока определяется в ы р а ж е н и е м(4.212)и з а в и с и т о т к о э ф ф и ц и е н т а тепл о п е р е д а ч и а. З н а ч е н и е а м а л о п р и е с т е с т в е н н о й к о н в е к ц и и и возрастаетприпринудительнойконвекции с увеличиениемскорости потокавозле термометра. При измерении температуры жидкостей или газов,проходящихпо т р у б а м , д л яувеличенияи ч у в с т в и т е л ь н у ю часть терм о м е т р а н у ж н о п о м е щ а т ь в т а к о м м е с т е , г д е п о т о к т у р б у л е н т е н и егоскорость наибольшая( р и с . 4 .
8 0 ) . П о т о к з а в и х р я е т с я н а и з г и б а х трубоп р о в о д а , в м е с т а х с у ж е н и я и у д р у г и х м е с т н ы х с о п р о т и в л е н и й . На прям о л и н е й н ы х участках с к о р о с т ь п о т о к а м а к с и м а л ь н а в середине сечениятрубы.Дляувеличенияточностиизмерениятемпературыгорячих,н а п р и м е р д ы м о в ы х , г а з о в , к о г д а с к о р о с т ь г а з а в о с н о в н о й т р у б е недостаточна,Онаиспользуюттакназываемуюпредставляет собой трубкуной трубопровод;отсасывающуютермопару.м а л о г о д и а м е т р а , в р е з а н н у ю в основв т р у б к у с н е к о т о р ы м з а з о р о м в с т а в л е н а термопар а .
Г а з п р о к а ч и в а е т с я ч е р е з т р у б к у м и м о т е р м о п а р ы . С к о р о с т ь отсоса газа д о л ж н а быть т а к о в а , чтобы к о э ф ф и ц и е н ттеплопередачибылблизок к максимальному.Мощностьрастает спроходящегоувеличениемчерезтермометртепловогопотокавозп л о щ а д и т е п л о о б м е н а . П л о щ а д ь м о ж н о увеличить у в е л и ч е н и е м г л у б и н ы п о г р у ж е н и я т е р м о м е т р а .Температуравдоль(рис.
4.79), б л и з к о й к226термометраменяетсяоттемпературы02измеряемой температуре, до температуры 0 4 ,Рис. 4.81близкойдиентквнешней температуретемпературыитеплопроводностью.ет тепло отгиело05.существуетЕслиВдольт е р м о м е т р а и м е е т с я гратепловойизмерительныйпоток, обусловленныйконец термометраучастки термометра, находящиеся внутри объекта,такжеполучао к р у ж а ю щ е й е г о с р е д ы т о л ь к о п у т е м к о н в е к ц и и , т о друипутемтеплопроводностиотболееполучаютнагретыхтепучастков( р и с . 4 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
