Sensors and Industrial Instrumentation MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Sensors and Industrial Instrumentation - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर है: 1) इनका तीव्र प्रतिक्रिया समय और उच्च संवेदनशीलता होती है।

अवधारणा:

तापमान संवेदन अनुप्रयोगों में थर्मिस्टर (थर्मल प्रतिरोधक) इन प्रमुख लाभों के कारण व्यापक रूप से पसंद किए जाते हैं:

थर्मिस्टर के प्राथमिक लाभ

• उच्च संवेदनशीलता:

  • थर्मिस्टर तापमान में छोटे बदलावों के साथ बड़े प्रतिरोध परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं (आमतौर पर ऋणात्मक तापमान गुणांक, अर्थात् NTC थर्मिस्टर)।

  • RTD या थर्मोकपल की तुलना में कहीं अधिक संवेदनशील।

• तेज प्रतिक्रिया समय:

  • छोटा आकार और कम तापीय द्रव्यमान तापमान परिवर्तनों (मिलीसेकंड से सेकंड) के लिए तीव्र प्रतिक्रिया की अनुमति देता है।

• लागत प्रभावी:

  • RTD से सस्ता और सीमित श्रेणियों के लिए थर्मोकपल से अधिक सटीक।

अन्य ट्रांसड्यूसरों के साथ तुलना

व्याख्या:

जब यांत्रिक तनाव के अधीन होता है, तो एक दाबविद्युत ट्रांसड्यूसर वोल्टेज उत्पादन की विशेषता प्रदर्शित करता है। आइए विस्तार से देखें कि यह घटना कैसे होती है और विश्लेषण करें कि अन्य विकल्प सही क्यों नहीं हैं।

दाबविद्युत प्रभाव और वोल्टेज उत्पादन:

दाबविद्युत ट्रांसड्यूसर दाबविद्युत प्रभाव पर आधारित होते हैं, जो कुछ पदार्थों (जैसे क्वार्ट्ज, सिरेमिक और कुछ बहुलक) का एक गुण है जो लागू यांत्रिक तनाव के जवाब में विद्युत आवेश उत्पन्न करता है। जब एक दाबविद्युत सामग्री विकृत या तनावग्रस्त होती है, तो सामग्री के भीतर विद्युत आवेशों का आंतरिक वितरण बदल जाता है। इसके परिणामस्वरूप सामग्री में एक विद्युत विभव, या वोल्टेज, उत्पन्न होता है। इस वोल्टेज को तब मापा जा सकता है और विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि संसूचक, एक्ट्यूएटर और ऊर्जा संचयन उपकरण।

इस प्रक्रिया को इस प्रकार संक्षेपित किया जा सकता है:

• दाबविद्युत सामग्री पर यांत्रिक तनाव लागू किया जाता है।
• तनाव सामग्री की क्रिस्टल जालक संरचना में एक विकृति को प्रेरित करता है।
• यह विकृति सामग्री के भीतर धनात्मक और ऋणात्मक आवेश केंद्रों की स्थिति में बदलाव का कारण बनती है, जिससे एक विद्युत द्विध्रुवीय आघूर्ण बनता है।
• इन द्विध्रुवीय आघूर्णों के संचय से सामग्री में एक मापनीय विद्युत विभव (वोल्टेज) उत्पन्न होता है।

यह घटना दाबविद्युत ट्रांसड्यूसर का आधार है, जिससे वे यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में और इसके विपरीत परिवर्तित करने के लिए अत्यधिक प्रभावी होते हैं। उत्पन्न वोल्टेज लागू यांत्रिक तनाव के सीधे समानुपातिक होता है, जिससे विभिन्न अनुप्रयोगों में सटीक माप और नियंत्रण की अनुमति मिलती है।

व्याख्या

सही उत्‍तर पाइरोमीटर है।

Key Points

• पाइरोमीटर​ 
  • अपेक्षाकृत उच्च तापमान को मापने के लिए उपकरण, जैसे कि भट्टियों में सामना किया जाता है। अत: विकल्प 2 सत्य है।
  • अधिकांश पाइरोमीटर उस शरीर से विकिरण को मापने का काम करते हैं जिसका तापमान मापा जाना है।
  • मापी जा रही सामग्री को छूने के लिए विकिरण उपकरणों का लाभ नहीं है।
  • रेडिएशन पाइरोमीटर का उपयोग लाल गर्म धातुओं के तापमान को 3000 डिग्री सेल्सियस तक मापने के लिए किया जाता है।
  • इसे एक इन्फ्रारेड थर्मामीटर या विकिरण थर्मामीटर या गैर-संपर्क थर्मामीटर के रूप में भी जाना जाता है जिसका उपयोग किसी वस्तु की सतह के तापमान का पता लगाने के लिए किया जाता है, जो वस्तु से उत्सर्जित विकिरण (इन्फ्रारेड या दृश्यमान) पर निर्भर करता है।
  • यह ऊर्जा को अवशोषित करने और किसी भी तरंग दैर्ध्य पर ईएम तरंग तीव्रता को मापने की संपत्ति के कारण एक फोटोडेटेक्टर के रूप में कार्य करता है।
  • इनका उपयोग उच्च तापमान वाली भट्टियों को मापने के लिए किया जाता है।
  • ये उपकरण तापमान को बहुत सटीक, सटीक, शुद्ध दृष्टि से और जल्दी से माप सकते हैं।
  • पाइरोमीटर विभिन्न वर्णक्रमीय श्रेणियों में उपलब्ध हैं (धातुओं के बाद से - लघु तरंग रेंज और गैर-धातु-लंबी तरंग श्रेणियां)।

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Additional Information

रैखिक चर अंतर ट्रांसफार्मर (LVDT) बिजली के ट्रांसफार्मर का एक प्रकार रैखिक विस्थापन (स्थिति) को मापने के लिए इस्तेमाल किया है।

संवेदनशीलता को आउटपुट सिग्नल और मापे गए गुण के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

यहां LVDT का आउटपुट वोल्टेज सिग्नल है और मापी गई मात्रा विस्थापन है।

संवेदनशीलता (S) = आउटपुट वोल्टेज / मापा गया विस्थापन

दिया गया है, RMS आउटपुट वोल्टेज = 2.6 V

विस्थापन = 0.4 μm

S = 2.6 / 0.4

संवेदनशीलता = 6.5 V / μm

दाब-विद्युत सामग्री ऐसी सामग्री है जो यांत्रिक प्रतिबल जैसे कि संपीड़न के कारण बिजली का उत्पादन कर सकती है। वोल्टेज लागू होने पर यह सामग्री विरूपित हो सकती है।

दाब-विद्युत प्रभावी होने और काम करने के लिए सभी दाब-विद्युत सामग्री गैर-प्रवाहकीय होती हैं। उन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

1) क्रिस्टल

2) सिरेमिक

अतिरिक्त जानकारी:

• दाब-विद्युत प्रभाव आम तौर पर क्रिस्टल दोलक, क्रिस्टल फिल्टर, ध्वनि का उत्पादन और संसूचन, दाब-विद्युत इंकजेट प्रिंटिंग, उच्च वोल्टेज का निर्माण, इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति उत्पादन, सूक्ष्मसंतुलक, एक अल्ट्रासोनिक नोजल को चलाने के लिए और ऑप्टिकल असेंबलियों के अल्ट्राफाइन फोकस के लिए।
• एक बल के प्रयोग पर क्रिस्टल के विरूपण के परिणामस्वरूप क्रिस्टल पर आवेश अलग-अलग हो जाएँगे जिससे एक छोर धनात्मक रूप से आवेशित हो जाएगा और दूसरे छोर पर क्रिस्टल ऋणात्मक आवेशित होगा।
• यदि क्रिस्टल उसी प्रकार से अभिविन्यस्त होते हैं, तो हम आवेश अलगाव कुशलता से कर सकते हैं जिसे बंद परिपथ के माध्यम से व्यवस्था को जोड़कर टैप किया जा सकता है और इससे परिपथ के माध्यम से धारा प्रवाहित होगी।

ट्रान्सड्यूसर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित करता है। सामान्य उदाहरण माइक्रोफोन, लाउडस्पीकर, थर्मोमीटर है।

ट्रान्सड्यूसर को निम्नलिखित प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• सक्रिय या निष्क्रिय ट्रान्सड्यूसर
• एनालॉग या डिजिटल ट्रान्सड्यूसर

एनालॉग ट्रांसड्यूसर:

• यह ट्रांसड्यूसर इनपुट मात्रा को एक एनालॉग आउटपुट में परिवर्तित करते हैं जो समय का सतत फलन है
• इसलिए एक विकृति गेज, एक L.V.D.T., एक तापयुग्म या एक थर्मिस्टर को एनालॉग ट्रांसड्यूसर कहा जा सकता है क्योंकि वे एक ऐसा आउटपुट प्रदान करते हैं जो समय का सतत फलन है

डिजिटल ट्रांसड्यूसर:

• यह ट्रांसड्यूसर इनपुट मात्रा को एक विद्युतीय आउटपुट में परिवर्तित करता है जो स्पन्द के रूप में होता है और इसके आउटपुट को 0 और 1 द्वारा दर्शाया जाता है

स्पष्टीकरण:

तापयुग्म: तापयुग्म तापमान को मापने के लिए प्रयोग किया जाने वाला एक संवेदक है। सामान्यतौर पर 1400° तक के तापमान को इस उपकरण के माध्यम से मापा जाता है। 

• इसमें अलग-अलग धातुओं से बने दो तार पद शामिल होते हैं। 
• तार के पदों को एक जंक्शन का निर्माण करते हुए एक छोर पर एकसाथ वेल्ड किया जाता है। 
• यह जंक्शन वहां होता है जहाँ तापमान मापा जाता है। 
• जब जंक्शन तापमान में परिवर्तन का अनुभव करता है, तो वोल्टेज निर्मित होती है। 
• फिर वोल्टेज की व्याख्या तापमान की गणना के लिए थर्मोकपल संदर्भ सारणी का प्रयोग करके किया जा सकता है

तापयुग्म​ के प्रकार:

1.  प्रकार K तापयुग्म (निकल-क्रोमियम / निकल-एल्यूमल): प्रकार K सबसे सामान्य प्रकार का तापयुग्म है। यह सस्ते, सटीक, विश्वसनीय है और इसमें एक विस्तृत तापमान सीमा है।

• तापमान सीमा: - 270 से 1260°C

2. प्रकार J तापयुग्म (आयरन/कॉन्स्टैंटन): प्रकार J भी बहुत सामान्य है। इनमें प्रकार K की तुलना में उच्च तापमान पर तापमान सीमा कम और जीवनकाल लघु होता है। यह खर्च और विश्वसनीयता के मामले में प्रकार K के समतुल्य होता है।

• तापमान सीमा: - 210 से 760°C

3. प्रकार T तापयुग्म (तांबा/कॉन्स्टैंटन): प्रकार T बहुत ही स्थिर तापयुग्म है और अक्सर इसे क्रायोजेनिक या अल्ट्रा-लो फ्रीजर जैसे बेहद कम तापमान वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

• तापमान सीमा: - 270 से 370°C

4. प्रकार E तापयुग्म (निकेल-क्रोमियम/कॉन्स्टैंटन): प्रकार E में 1,000F और निम्न के मध्यम तापमान सीमा पर प्रकार K या प्रकार J की तुलना में अधिक मजबूत सिग्नल और उच्च सटीकता है। विवरण के लिए तापमान चार्ट (जुड़ा हुआ) देखें

• तापमान सीमा: - 270 से 870°C

5. प्रकार N तापयुग्म (निक्रोसिल/निसिल): प्रकार N, प्रकार K के रूप में समान सटीकता और तापमान सीमा साझा करता है। प्रकार N थोड़ा अधिक महंगा है।

• तापमान सीमा: -270 से 392°C

6. प्रकार S तापयुग्म (प्लेटिनम रोडियम - 10% / प्लेटिनम): प्रकार S का उपयोग बहुत अधिक तापमान वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह आमतौर पर बायोटेक और फार्मास्युटिकल उद्योगों में पाया जाता है। इसे कभी-कभी इसकी उच्च सटीकता और स्थिरता की वजह से निम्न तापमान अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है।

• तापमान सीमा: -50 से 1480°C

7. प्रकार R तापयुग्म (प्लेटिनम रोडियम -13% / प्लेटिनम): प्रकार R बहुत उच्च तापमान अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। इसमें प्रकार S की तुलना में रोडियम का प्रतिशत अधिक है, जो इसे अधिक महंगा बनाता है। कार्य-निष्पादन के मामले में प्रकार R, प्रकार S के समान है। इसकी उच्च सटीकता और स्थिरता के कारण इसे कभी-कभी निम्न तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है

• तापमान सीमा: - 50 से 1480°C

8. प्रकार B तापयुग्म (प्लेटिनम रोडियम - 30% / प्लेटिनम रोडियम - 6%): प्रकार B थर्मोकपल का उपयोग अधिक उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह ऊपर सूचीबद्ध सभी थर्मोकॉल्स की उच्चतम तापमान सीमा है। यह बहुत उच्च तापमान पर सटीकता और स्थिरता के उच्च स्तर बनाए रखता है।

• तापमान सीमा: 0 से 1700°C

दिशा के अनुसार प्रवाहमापी का संचालन:

Important Points

अल्ट्रासोनिक प्रवाहमापी:

• मूल रूप से एक अल्ट्रासोनिक प्रवाहमापी में तरल या गैस में दो दाबविद्युत क्रिस्टल होते हैं जो दूरी d से अलग होते हैं।
• क्रिस्टल में से एक ट्रांसमीटर (T) के रूप में कार्य करता है और दूसरा ग्राही (R) के रूप में कार्य करता है जैसा कि दिखाया गया है।

• ट्रांसमीटर एक अल्ट्रासोनिक स्पंद का उत्सर्जन करता है जो ग्राही को एक समय Δt बाद प्राप्त होता है।

यह प्रेषित समय (Δt) इस प्रकार दिया गया है,

जहाँ C किसी दिए गए माध्यम में ध्वनि प्रसार का वेग है और V प्रवाह वेग है।

• इस सिद्धांत के माध्यम से, एक अल्ट्रासोनिक प्रवाहमापी काम करता है।
• इसका कोई चल भाग नहीं है और यह द्विदिश प्रवाह की अनुमति देता है।
• इसमें इनपुट और आउटपुट के बीच रैखिक संबंध है।

टर्बाइन प्रवाहमापी:

• यह एक प्रकार का आयतनी प्रवाहमापी है और एक विस्तृत परास के लिए उपलब्ध है।
• इस प्रवाहमापी का आउटपुट एक डिजिटल सिग्नल के रूप में होता है जिसकी आवृत्ति प्रवाह दर के सीधे आनुपातिक होती है।
• जब तरल प्रवाहमापी से होकर गुजरता है तो इसका रोटर घूमता है जिससे EMF उत्पन्न होता है और बाद में यह EMF D/A परिवर्तक के माध्यम से DC एनालॉग वोल्टेज में परिवर्तित हो जाता है।
• यह केवल एकदिश प्रवाह की भी अनुमति देता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रवाहमापी:

• विद्युत चुम्बकीय प्रवाहमापी मूल रूप से गारा, पंक और विद्युत प्रवाहकीय तरल के प्रवाह माप के लिए उपयोग किया जाता है।
• विद्युत चुम्बकीय प्रवाह मापी की मूल व्यवस्था को दिखाया गया है,

• इसमें गैर-संचालन, गैर-चुंबकीय पाइप के विपरित दिशा में अवरोधित इलेक्ट्रोड की मूल जोड़ी होती है जो तरल माप के लिए तरल पदार्थ लेती है।
• पाइप एक विद्युत चुम्बक से घिरा हुआ है जो इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।
• इसका मूल सिद्धांत यह है कि चालक MHD की तरह ही चुंबकीय क्षेत्र में घूम रहा है।

प्रेरित EMF (E) इसके द्वारा दिया गया है,

E = Blv

जहां B चुंबकीय अभिवाह घनत्व है
l चालक की लंबाई है और,
V वेग है

• इस सिद्धांत के द्वारा वेग या प्रवाह को मापा जाता है।
• इसका उपयोग द्विदिश प्रवाह के मापन के लिए भी किया जाता है।

कोरिओलिस द्रव्यमान प्रवाहमापी:

• ये द्रव्यमान से संबंधित प्रक्रियाओं में अधिक प्रभावी होते हैं क्योंकि ये उस बल को मापते हैं जो द्रव्यमान के त्वरण से उत्पन्न होता है।
• अधिक विशेष रूप से, बल को समय की प्रति इकाई आयतन के बजाय समय की प्रति इकाई गतिमान द्रव्यमान के रूप में मापा जाता है।
• द्रव्यमान प्रवाहमापी में कोरिओलिस द्रव्यमान मापी और तापीय विसरण मापी शामिल हैं।
• यह द्विदिश प्रवाह को भी माप सकता है।

स्पष्टीकरण:

एक ट्रांसड्यूसर एक उपकरण है जिसका उपयोग भौतिक मात्रा को उसके संबंधित विद्युत सिग्नल में बदलने के लिए किया जाता है अर्थात इनपुट गैर-विद्युत है और इसे इसके संबंधित विद्युत सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है।

इनपुट हो सकता है: प्रतिरोध, धारिता प्रेरकत्व, प्रतिबल, विकृति, ऊष्मा।

आउटपुट हो सकते हैं: बल, विस्थापन, दबाव, ध्वनि, वोल्टेज, धारा

सक्रिय ट्रांसड्यूसर:

• सक्रिय ट्रांसड्यूसर (स्व-उत्पादक) वे होते हैं जिन्हें अपने प्रचालन के लिए किसी विद्युत स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है।
• वे ऊर्जा रूपांतरण सिद्धांत पर कार्य करते हैं। वे इनपुट (भौतिक मात्रा) के समानुपातिक विद्युत संकेत उत्पन्न करते हैं।
• दाबविद्युत , तापवैद्युत और फोटोवोल्टिक सेल ट्रांसड्यूसर सक्रिय ट्रांसड्यूसर के कुछ उदाहरण हैं।

निष्क्रिय ट्रांसड्यूसर:

• ट्रांसड्यूसर्स जिनको प्रचालन के लिए बाह्य विद्युत स्रोत की आवश्यकता होती है, उन्हें निष्क्रिय ट्रांसड्यूसर कहा जाता है।
• वे प्रतिरोध, धारिता, या किसी अन्य विद्युत पैरामीटर में कुछ परिवर्तन के रूप में एक आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करते हैं, जिसे बाद में एक समतुल्य धारा या वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित करना होता है।
• LVDT निष्क्रिय ट्रांसड्यूसर का एक उदाहरण है। LVDT को एक प्रेरणिक ट्रांसड्यूसर के रूप में प्रयोग किया जाता है जो गति को विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।

व्युत्क्रम ट्रांसड्यूसर:

• व्युत्क्रम ट्रांसड्यूसर को एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया गया है जो विद्युत मात्रा को गैर-विद्युत मात्रा में परिवर्तित करता है।
• दाबविद्युत क्रिस्टल एक व्युत्क्रम ट्रांसड्यूसर के रूप में कार्य करता है क्योंकि जब किसी वोल्टेज को इसकी सतहों पर लागू किया जाता है, तो यह एक यांत्रिक विस्थापन के कारण इसके आयामों को बदल देता है।

प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसड्यूसर:

• कभी-कभी, ट्रांसड्यूसर दूसरे चर को मापने के लिए एक घटना को मापता है।
• प्राथमिक ट्रांसड्यूसर प्रारंभिक डेटा का संवेदन करता है और इसे दूसरे रूप में परिवर्तित करता है, जिसे फिर से द्वितीयक ट्रांसड्यूसर द्वारा कुछ प्रयोग करने योग्य रूप में परिवर्तित किया जाता है।
• उदा. बल का मापन एक स्प्रिंग तत्व का उपयोग करके किया जाता है और स्प्रिंग के परिणामस्वरूप विस्थापन को दूसरे विद्युत ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके मापा जाता है।

संकल्पना:

दाबविद्युत पदार्थ:

• दाबविद्युत पदार्थ वह है जिसमें यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने का गुण होता है और इसके विपरीत।
• आमतौर पर ज्ञात दाबविद्युत पदार्थ क्वार्ट्ज है।
• प्रणाली में प्रतिबल के अनुप्रयोग पर इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण विद्युत आवेश की वृद्धि शामिल है।
• दाबविद्युत पदार्थ में परवैद्युत स्थिरांक का मान उच्च होता है।

लौह चुम्बकीय पदार्थ:

• लौह चुम्बकीय पदार्थ ऐसे पदार्थ हैं जो लौह विद्युत प्रदर्शित करता हैं।
• लौह विद्युत पदार्थ की एक स्वत: विद्युत ध्रुवीकरण करने की क्षमता है।
• समरूपता की कमी के कारण सभी लौह विद्युत पदार्थ एक दाबविद्युत प्रभाव प्रदर्शित करते है।

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