19. Mutassa be az alapvető technológiai mérőeszközöket! Ismertesse a hőmérsékletmérés elveit és műszereit! Ismertesse a nyomásmérés elveit és műszereit! Mutassa be a szint- és mennyiségmérés elveit és műszereit! Kulcsszavak, fogalmak: ‒ Hőmérsékletmérő eszközök (hőmérők típusai a hőmérsékletváltozással kapcsolatos jelenségek alapján) ‒ Nyomásmérők a jelátalakítás módja alapján csoportosítva ‒ Szintmérés eszközei (hidrosztatikus, ultrahangos, radaros stb.) ‒Mennyiségmérés eszközei (laboratóriumban és iparban)

Hőmérsékletmérő eszközök hőmérők típusai a hőmérsékletváltozással kapcsolatos jelenségek alapján

Hőmérséklet mérése a laborban Termoszkóp – Termoszkópnak nevezünk minden olyan eszközt, amellyel testek hőmérsékletének változását tudjuk demonstrálni anélkül, hogy a változás nagyságát numerikusan mérnénk. Galilei Folyadékhőmérők – Egy zárt edényben táguló folyadék szűk csőben való viszonylagos gyors kiterjedése a hőmérséklet jelzésének alapja. A leggyakrabban használt hőmérőfolyadék a higany és az alkohol. A higanyos hőmérők -30 °C és 300 °C között használhatók °C-ig alkohollal, -200 °C-ig pentánnal töltött hőmérők alkalmasak, maximálisan kb. 750 °C-mérési maximum érhető el ezekkel. Beckmann-hőmérő – A Beckmann-hőmérő kb. 50 cm hosszú precíziós hőmérő, 0,01 °C-os osztású skálázata – kb. 30 cm – pedig mindössze 5-6 °C-ot ölel fel. A Beckmann-hőmérő abban különbözik a hagyományos higanyos hőmérőtől, hogy a kapilláris felső vége egy U-alakú csövecskébe torkollik, amelyben tartalékhigany található. E tartalékhigany teszi lehetővé, hogy – bár skálázatán csak 5-6 °C hőmérséklet-különbség észlelhető – ennyi különbség elvben a higany olvadáspontja (-38 °C) és forráspontja (356 °C) között bármely hőmérsékletnél mérhető. Folyadékkristályos hőmérők – Az ún. koleszterikus folyadékkristályok színe változik a hőmérséklettől függően. Melegítésre az anyagok színe a teljes látható színtartományban, a vöröstől az ibolyáig változhat. A mérési tartománya 1- 2 °C-tól kb. 20 °C-ig terjed, pontossága néhány tized fok. Hőérzékeny festékek – Bizonyos anyagok színe hőmérsékletváltozás hatására ismert módon változik. Ilyen például az erősen mérgező ezüst-higany jodid, vagy a réz-higany jodid. Pontos mérésekre nem alkalmas, de nagy felületen is alkalmazható jelzőeszköz, például gépek hőmérsékleti szempontból kritikus területeit jelezheti. Gázhőmérők – Akár az állandó térfogatú gáz nyomásának, akár az állandó nyomású gáz térfogatának változása alkalmas a hőmérséklet mérésére. Körülményessége miatt a gázhőmérők többnyire csak laboratóriumokban használatosak, igen alacsony hőmérsékleteken, a termodinamikai hőmérsékleti skála megvalósításában azonban fontos szerepet játszanak. A héliumos gázhőmérőkkel például egészen – 270 °C-ig mérhetünk. Fémrudas hőmérők – Más néven lineáris hőmérő, egy fém lineáris hőtágulását használja fel. A mérőrudat közel zérus hőtágulású anyagból (invar) készítik, és maga a tartó nyúlása okozza az észlelhető különbséget. Nagy erő kifejtésére képes. Bimetál hőmérők – Különböző hőtágulású, összehegesztett fémszalagok meggörbülését használják ki.

Mérés elve két különböző fémet fémesen összeérintkeztetünk, akkor a két fém között elektromos potenciálkülönbség (kontaktpotenciál) lép fel. A termoelemekben ez a potenciálkülönbség közel lineárisan függ a hőmérséklettől, a fémek, félvezetők (termisztorok = termo tranzisztorok) ellenállása a hőmérséklettől, és az anyag hőmérséklet koefficiensétől függ, az ellenállásmérés hídkapcsolásban történik R2R2 R2R2 RVRV RVRV RVRV RTRT R1R1 +U T -U T U T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 Referencia termoelem Cu Fe Ko Cu

Tulajdonságaik - thermoelemek Fe-Ko: Vas-Konstantán Cu-Ko: Réz-Konstantán. Ni-CrNi: Nikkel-KrómNikkel Pt-RhPt: Platina-RhodiumPlatina Pirométerek Igen nagy hőmérsékleteket érintésmentesen, hősugárzással mérnek

Tulajdonságaik - termisztorok Félvezetőből készített ellenálláshőmérők (termisztorok) érzékenysége sokkal nagyobb, tehetetlenségük sokkal kisebb, mint a fémhőmérőké. PTK típusában a hőmérsékletnövekedés ellenállás növekedést, az NTK típusában a hőmérsékletnövekedés ellenállás csökkenést okoz. A mérési tartománya °C. Nem lineáris, de nagy érzékenységű, és kis tehetetlenségű Pt100-as és Pt1000-es platinahőmérő ellenállása 0 °C-on 100 Ω, illetve 1000 Ω. a mérési tartományuk függ a kialakítástól, – üvegcsőbe elhelyezve °C, kerámiatestbe ágyazva °C. – ezen belül a °C tartományban a pontossága 0,01 °C, és statikus karakterisztikája lineáris. a Pt1000-es előnye a nagyobb érzékenysége, de drágább. a Ni100-as nikkelhőmérő ellenállása 0 °C-on 100 Ω,. A mérési tartománya °C. Kevésbé lineáris, mint a Pt100-as.

Nyomásmérő eszközök a jelátalakítás módja alapján csoportosítva

Nyomásmérő eszközök megkülönböztetünk: abszolút nyomást, nyomást, és nyomáskülönbség mérőket, nyomásérzékelésre leggyakrabban membránokat alkalmaznak, – síkmembránok, – csőmembránok (szilfonmembránok), elmozdulás lehet több cm-től 100  m, a csőmembrán reprodukálhatóan képes 20 – 40 mm elmozdulásra, pontosság 1 – 2 %, Mérési elv: – elektromos, – elektro-mechanikus. p1p1 p2p2 bar nyomáskülönbség nyomás 0 1 abszolút nyomás

A nyomásmérő cella elvi szerkezeti felépítése A korrózióálló rúgóacélból készült rugalmas síkmembrán fogadja a mérendő anyag nyomását. Ekkor rúgóként viselkedik. A rúgó kitérése súrlódásmentesen áttevődik a síkmembrán tányérjához rögzített merülő kondenzátorra, A síkmembránt, mint rugót, a túlterhelés ellen kerámia test védi. p1p1 p2p2 síkmembrán felület h túlnyomás védelem merülő kondenzátor p1p1 p2p2 C1C1 C2C2 olaj

Szintmérés eszközei hidrosztatikus, ultrahangos, radaros stb.

Mérés elve elektromechanikus, hidrosztatikus, impulzus visszhangos (ultrahangos, radaros, mikrohullámú), frekvencia elhangolós (kapacitív, vibrációs), konduktív. A vibrációs és a konduktív elven működő érzékelőket csak szintkapcsolókban alkalmazzák.

Elektromechanikus egy villanymotor kötélre kötött súlyt ereszt a töltőanyag felszínéig. Amikor a súly eléri az anyag felszínét, a motor visszatekercseli a kötelet, amelynek hossza mutatja a szintértéket, tipikus mérési tartomány 2 – 10 m, pontosság 1 – 2 mm, előnye a pontosság és a robusztus kivitel, hátránya az összetett mechanika, a rendszeres és sűrű karbantartás igény, és a nagy mintafrissítési idő.

Hidrosztatikus nyomásmérésre vezeti vissza a szintmérést, hidrosztatikus nyomás, a tartály alakjától és a folyadék viszkozitásától függetlenül, arányos a folyadékoszlop magasságával (p hidro =ρgh), zárt tartályban, túlnyomás alatt levő folyadékoszlop esetén a nyomáskülönbséget kell mérni, erre a mérési elvre jellemző a nagy pontosság és reprodukálhatóság. A mérési tartomány 1 – 20 m, pontosság 0,5 – 5 mm.

Impulzus visszhangos (ultrahangos, radaros, mikrohullámú), impulzusok frekvencia tartománya alapján beszélnek ultrahangos, radaros, vagy mikrohullámú szintérzékelőkről, periodikusan impulzus csomagokat bocsátanak ki, amelyek visszaverődnek az anyag felszínéről, csomagok futási idejéből számítható a szintérték, mérési tartománya 1 – 25 m, teljes eltérése 0,1%,

Frekvencia elhangolós a kapacitív távadó a frekvencia elhangolás elvén alapul, a kapacitív szintérzékelők elektródái között, a tartály anyagszintjétől függő, villamos kapacitásváltozás mérhető, saját frekvencia tartománya 300 – 400 kHz. Az elektróda rúd m hosszú. Az elektróda rúd kötélről legfeljebb 20 m-es tartályba lógatható. A teljes eltérés 1 – 2 %.

Mennyiségmérés eszközei laboratóriumban és iparban

Laboratóriumban Tömegmérés – mérlegek: – gyorsmérleg, – analitikai mérleg, – fél-mikro mérleg (pl: PM10 és PM25 méréséhez, különösen fontos a zárt, légmozgásoktól mentes helység), Térfogatmérés: – Pontosság alapján: „A” és „B” pontossági osztály, – Működés szerint: Betöltésre hitelesített mérőeszközök pl.: mérőlombik… Kifolyásra hitelesített mérőeszközök pl.: pipetta, büretta…

Áramlásmérés az iparban Mérési elv alapján: – áramlási sebességet mérő, – térfogatot mérő, – tömegáramot mérő, – közvetett módon mérő. áramlási sebességet mérők – a cső kereszt- metszetének ismeretében - az aktuális térfogatáramát mérik.

Áramlásmérés az iparban II. Turbinás és szárnykerekes mérők – mérők pontossága 1 – 2%. Térfogat kiszorításos áramlás mérők – oválkerekes, illetve dugattyús átfolyásmérők a legpontosabb folyadék mérőknek számítanak. Elérhető a 0,1 – 0,25 % pontosság Elektromágneses (indukciós) áramlásmérők – folyékony közeg vezetőképességével, és áramlási sebességével arányos feszültséget indukál – 0,5 – 10 m/s áramlási sebesség tartományban az indukciós áramlásmérők 0,5% pontosságúak, Termometriás (hőelvonásos) áramlásmérők – áramló közeg hűti a csővezetékbe benyúló, állandó hőmérsékletre fűtött érzékelőt

Áramlásmérés az iparban III. Nyomáskülönbség mérésre visszavezetett távadók – mérőperem, mérőtorok, Venturi cső az egyik legrégibb, – A kapcsolat négyzetgyökös, és gázközegek esetén a térfogatáram függ a közeg hőmérsékletétől és abszolút nyomásától is – 25 – 1000 mm csőátmérő tartományban, 400 bar nyomásig, akár 800 °C-os áramló közeg térfogatáramát 0.075% pontossággal