Méréstechnika 1/15. ML osztály részére 2017. Technológiai mérőeszközök A szóbeli vizsga 14. tételéhez http://tp1957.atw.hu/mt_14.ppt

A tétel tartalma 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! Ismertesse az abszolút és relatív nedvességtartalom fogalmát, mérőeszközeit! Mutassa be a villamos ellenállás mérésének műszereit! Kulcsszavak, fogalmak: Hőmérsékletmérő eszközök (hőmérők típusai a hőmérsékletváltozással kapcsolatos jelenségek alapján) Nyomásmérők a jelátalakítás módja alapján csoportosítva Szintmérés eszközei (hidrosztati-kus, ultrahangos, radaros stb.) Mennyiségmérés eszközei (laboratóriumban és iparban) Abszolút és relatív nedvesség-tartalom fogalma Légnedvességmérő eszközök (abszorpciós, hajszálas higro-méterek, pszichrométerek, kon-denzációs légnedvesség mérők)

A hőmérséklet mérés lehetőségei Bármilyen mérhető fizikai jellemző, aminek egyértelmű hőmérséklet-függése van, alkalmas: térfogat,  ellenállás,  feszültség,  sugárzás,  szín, alakváltozás (deformáció). Hőmérők: hőtágulásos és hődeformációs gáz (abszolút hőmérséklet), folyadék, higany, alkohol, pentán szilárd = bimetall – elektromos ellenállás, termisztor, termoelem; optikai pirométer (sugárzásos); – színváltó festékek, – koleszterikus folyadékkristályok, – Seger-gúla.

A hőmérők 1. Hőtágulásos folyadékos (színes alkohol) Hődeformációs szilárd = bimetall Elektromos félvezetős termisztor

Optikai pirométerek Optikai pirométer

Termoelem Termoelem: kétféle fémet hegesztenek össze; a feszültség arányos a két hegesztési pont hőmérsékletének különbségével.

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. p1 p2 bar nyomáskülönbség nyomás 1 abszolút nyomás

A nyomásmérő cella elvi szerkezeti felépítése A korrózióálló rúgóacélból készült rugalmas síkmembrán fogadja a mérendő anyag nyomását. Ekkor rugóként viselkedik. A rugó kitérése súrlódásmentesen áttevődik a síkmembrán tányérjához rögzített merülő kondenzátorra, A síkmembránt, mint rugót, a túlterhelés ellen kerámia test védi. p1 p2 síkmembrán felület h túlnyomás védelem merülő kondenzátor p1 p2 C1 C2 olaj

A szintmérés 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 szintmérés 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 szintmérés nyomásmérésre vezeti vissza a szintmérést, hidrosztatikus nyomás, a tartály alakjától és a folyadék viszkozitásától függetlenül, arányos a folyadékoszlop magasságával (phidro=*g*h), zárt tartályban, túlnyomás alatt levő folyadék-oszlop 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 szintmérés (ultrahangos, radaros, mikrohullámú), impulzusok frekvencia tartománya alapján beszélnek ultrahangos, radaros, vagy mikrohullámú szintérzékelőkről, periodikusan impulzus csomagokat bocsátanak ki, amelyek vissza-verődnek az anyag felszínéről, csomagok futási idejéből számítható a szintérték, mérési tartománya 1 – 25 m, teljes eltérése 0,1%,

Frekvencia elhangolós szintmérés 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 1 - 4 m hosszú. Az elektróda rúd kötélről legfeljebb 20 m-es tartályba lógatható. A teljes eltérés 1 – 2 %.

Mennyiségmérés laboratóriumban Tömegmérés – mérlegek: gyorsmérleg, analitikai mérleg, fél-mikro mérleg (pl: PM10 és PM2,5 méréséhez, különösen fontos a zárt, légmozgásoktól mentes helyiség), 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

Páratartalom – a vízgőz mérőszámai Abszolút nedvesség: mvíz/Vlevegő, kg/m3 Értéke a hőmérséklettel változik! Keverési arány: Kétféle lehet vízgőz tömege : levegő tömege, vízgőz térfogata : levegő térfogata. Mindkettőre igaz, hogy állandó, amíg vízgőzt nem adunk hozzá (vonunk el). Vízgőznyomás (e, hPa) Harmatpont, dérpont (dew point): az a hőmérséklet, amelyen az aktuális vízgőz-mennyiség esetén a levegő telítetté válik. Relatív páratartalom (relative humidity, RH) a gőznyomás a telítési gőznyomás százaléká- ban megadva: , ahol pw a gőznyomás, ps a telítési gőznyomás.

A légnedvesség mérése 1. Abszorpciós légnedvesség-mérők 2. Hajszálas légnedvesség-mérők 3. Pszichrométerek 4. Kondenzációs légnedvesség-mérők 5. Elektromos mérők (pl. Dunmore-cella), amelyeknek vala-milyen elektromos jellemzője (ellenállás, kapacitás) változik meg a megkötött víztől.

Abszorpciós légnedvesség-mérők A mérés alapjául valamely anyag vízfelvevő-képessége szolgál. A mérendő nedves levegőt átengedjük ezen az anyagon, ezért tömege megnövekszik. Ha 1 m3 levegőt vezetünk át rajta, akkor az anyag tömegnöve-kedése a levegő abszolút nedvességét adja. Bonyolult berendezések, ezért szabadtéri mérésekre nem alkalmasak, de pontosságuk miatt a nedvességmérés abszolút műszereinek tekintendők.

Hajszálas légnedvesség-mérők Hajszál nyúlásán alapul. Működésük a zsírtalanított emberi hajszál azon tulajdonságán alapul, hogy növekvő/csökkenő relatív nedvességben a hajszál meghosszabbodik, illetve rövidül. Hátrányai: a hőmérséklet-változások közben a hajszál kiterjedés-változásokat szenved, a hajszálakat mindig tisztán kell tartani, bizonyos időre van szükség amíg a műszer beáll. Fuess-féle állomás-higrométer érzékelője: a műszer felső végén lévő szabályozó csavarhoz kötött hajszálköteg, amit alul ellensúly feszít ki. Ezzel van összeköttetésben a mutató tengelye, a hajszál hosszának változása a mutatót a skála előtt mozgatja.

Assmann-féle aspirált pszichrométer A száraz hőmérő az igazi hőmérsékletet mutatja, a nedves hőmérő a párolgás miatt lehűl, a légnedves-ségtől függő mértékben (szárazabb levegő nagyobb lehűlés) A két értékből táblázat vagy diagram segítségé-vel a páratartalom meg-határozható. Az aspirátor mindkét hőmérőt szellőzteti.

Kondenzációs légnedvesség mérők A mérés alapja a levegő hőmérséklete alá lehűlő testeken a harmatpont elérésekor bekövetkező kicsapódás. A harmatpont meghatározása éterrel vagy egyéb párolgó folyadékkal nedvesített mérőtesteket használnak, amelyek hőmérővel és csiszolt fémtükörrel vannak ellátva. A műszer közvetlenül a harmatpontot méri. Lambrecht-féle harmattükör