Sprawko0

Opiekun: dr Piotr Biegański

Imię Nazwisko:

Joanna Cochur

Wydział/kierunek:

SKP

Termin zajęć: Piątek godz. 9:15

Temat:

Pomiar temperatury pirometrem optycznym

Nr ćwiczenia:

30

Termin wykonania ćwiczenia:

29.05.2009

Termin oddania sprawozdania:

05.06.2009

Wstęp:

1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z jedną z metod pomiaru temperatury.2. Wstęp teoretyczny. Każde ciało znajdujące się w temperaturze wyższej niż 0 K jest źródłem promieniowania termicznego, wywołanego ruchem cieplnym cząsteczek i atomów. W chwili, gdy ciało osiąga temperaturę 950 K zaczyna emitować promieniowanie widzialne - początkowo tylko czerwoną część widma, które następnie stopniowo się rozszerza, tak aby przy 1800 K objąć cały zakres widzialny. Pirometrią nazywa się metody pomiaru temperatury ciał polegające na porównywaniu ich całkowitej lub spektralnej zdolności emisyjnej. Urządzenia służące do pomiaru wysokich temperatur i wykorzystujące powyższą własność noszą nazwę pirometrów optycznych . W niniejszym ćwiczeniu do pomiaru temperatur został wykorzystany pirometr optyczny monochromatyczny z zanikającym włóknem. Obserwator patrzący przez okular (w którym znajduje się filtr przepuszczający tylko promieniowanie o barwie czerwonej (=650 nm)) widzi włókno żarówki (znajdującej się wewnątrz pirometru) na tle obrazu badanego ciała: zachodzą trzy możliwe przypadki: a) włókno jaśniejsze od badanego ciała, b) włókno znika w tle, c) włókno ciemniejsze od badanego ciała;W chwili, gdy włókno żarówki znika na tle badanego ciała ze skali galwanometru G (wyskalowanego w jednostkach temperatury [C]) odczytuje się wartość temperatury czarnej TCZ badanego ciała, czyli temperatury ciała doskonale czarnego (ciała o 100-procentowej zdolności emisji i absorpcji w każdej temperaturze), które w pewnym małym umownym przedziale długości fal promieniuje z takim samym natężeniem jak badany obiekt:E(,TCZ)=A(TRZ)E(,TRZ)Żarówka jest włączona w jedno z ramion mostka Wheatstone'a, a galwanometr G w jego przekątną. Metoda pomiarowa wykorzystuje własność włókna żarówki polegającą na wzroście jego rezystancji wraz ze wzrostem temperatury. Zmniejszając wartość rezystancji R powoduje się wzrost temperatury włókna, a tym samym wychylenie wskazówki galwanometru (który do temperatury około 800C pozostaje niewzbudzony, gdyż mostek jest zrównoważony) proporcjonalne do temperatury badanego ciała.Związek pomiędzy temperaturą czarną i temperaturą rzeczywistą można wyznaczyć z następującej równości:z której po uproszczeniu otrzymuje się: C2 = 1,44 * 10-2 [mK] = 650 *10-9 [m] A = 0.4752 – 2*10-5 $\lbrack\frac{1}{K}\rbrack$ * Tcz [K]

Wzory wykorzystane w obliczeniach:

Wartości do przyjęcia:


$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\Delta U = \frac{\text{kl}_{v}*U_{v}}{100} = \ \frac{1,5*10}{100} = 0,15\lbrack V\rbrack$$


$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\Delta I = \ \frac{\varphi_{a}*I}{100} + 2\text{dgt}$$

P = U * I


$$P = \left( \frac{U}{U} + \frac{I}{I} \right)*P$$


$$T_{sr}^{} = \sum_{i = 1}^{n}\frac{T_{1} + T_{2} + \ldots + T_{n}}{n}$$


$$T_{\text{rz}} = {\lbrack\frac{1}{T_{\text{cz}}} + \frac{\lambda}{C_{2}}*\text{lnA}(T_{\text{cz}})\rbrack}^{- 1}$$


$$T_{sr}\ \text{jak}\ i\ T_{\text{rz}}\ \text{liczymy}\ \text{ze}\ \text{wzoru}\ \frac{2*odch\text{ylenie}\ \text{standardowe}}{{\sqrt{\text{ilo}sc\ \text{pomiar}ow}\ }^{}}$$

Przykładowe obliczenia:

Dla pierwszego zakresu


$$\Delta I = \frac{0,5*1,35}{100} + 0,02 = 0,03\ \lbrack A\rbrack$$

P = 1,4 * 1,36 = 2 [W]


$$\Delta P = \left( \frac{0,15}{1,4} + \frac{0,03}{1,36} \right)*2 = 0,3\ \lbrack W\rbrack$$


$$T_{sr} = \frac{1323 + 1293 + \ldots + 1303}{10} = 1300\ \lbrack K\rbrack$$


$$\Delta T_{sr} = \frac{2*16,36}{\sqrt{10}} = 10\ \lbrack K\rbrack$$


$$T_{\text{rz}} = \lbrack\frac{1}{1300} + \frac{6,5*10^{- 7}}{1,44*10^{- 2}}*5,63\rbrack^{- 1} = 1364\lbrack K\rbrack$$


$$\Delta T_{\text{rz}} = \frac{2*18,07}{\sqrt{10}} = 11\lbrack K\rbrack$$


$$\Delta{\% T}_{\text{rz}} = \frac{11}{1364}*100\% = 0,8\%$$

Prawidłowo zapisane wyniki końcowe:


P1 = ( 2±0,3 ) [W]


P2 = ( 3±0,3 ) [W]


P3 = ( 6±0,4 ) [W]


P4 = ( 10± 0,5) [W]


P5 = ( 13± 0,6) [W]


P6 = ( 17±0,6) [W]


P7 = ( 25±0,8 ) [W]


P8 = ( 32±0,9 ) [W]


P9 = ( 37±1 ) [W]


Tcz1 = (1364±11) [K]


Tcz2 = (1538±20) [K]


Tcz3 = (1833±67) [K]


Tcz4 = (1975±47) [K]


Tcz5 = (2138±25) [K]


Tcz6 = (2292±40) [K]


Tcz7 = (2400±8) [K]

Tcz8 = (2570±41) [K]

Tcz9 = (2869±23) [K]

Uwagi i wnioski:

Błędy wyliczone w trakcie wykonywania ćwiczenia powstały w wyniku następujących przyczyn:

- niedoskonałości ludzkiego oka, które nie pozwala na dokładne wyznaczenie momentu

kiedy barwa badanego ciała jest identyczna z barwą włókna żarówki pirometru. Dlatego

wystąpiły duże rozbieżności w odczycie TCZ (sięgające 50C).

- mierniki używane w ćwiczeniu miały określoną klasę dokładności (amperomierz-0.5 oraz woltomierz-1.5) co wpłynęło bezpośrednio na błędy wyznaczenia napięcia i prądu oraz na błąd dotyczący obliczenia mocy wydzielonej na badanej żarówce.

Pirometr optyczny monochromatyczny z zanikającym włóknem służy do pomiaru temperatur w zakresie około 800 - 5000C. Brak odczytania temperatur rzeczywistych dla temperatur czarnych zakresu pomiarowego nr 3 wynika z nie uwzględnienia w nomogramie wartości temperatury czarnej powyżej 2500oC.

Oprócz wyznaczenia wartości temperatur rzeczywistych wyznaczyliśmy także charakterystykę temperatury rzeczywistej od mocy pobieranej przez badaną żarówkę. Uzyskane przez nas punkty pomiarowe oscylowały wokół krzywej logarytmicznej. Tak więc zależność temperatury od mocy pobieranej ma charakter logarytmiczny (dla stałych przyrostów mocy przyrosty temperatury są coraz mniejsze).


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
El sprawko 5 id 157337 Nieznany
LabMN1 sprawko
Obrobka cieplna laborka sprawko
Ściskanie sprawko 05 12 2014
1 Sprawko, Raport wytrzymałość 1b stal sila
stale, Elektrotechnika, dc pobierane, Podstawy Nauk o materialach, Przydatne, Sprawka
2LAB, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka -
10.6 poprawione, semestr 4, chemia fizyczna, sprawka laborki, 10.6
PIII - teoria, Studia, SiMR, II ROK, III semestr, Elektrotechnika i Elektronika II, Elektra, Elektro
grunty sprawko, Studia, Sem 4, Semestr 4 RŁ, gleba, sprawka i inne
SPRAWKO STANY NIEUSTALONE, Elektrotechnika, Elektrotechnika
SPRAWOZDANIE Z farmako, Farmacja, II rok farmacji, I semstr, fizyczna, Fizyczna, Sprawozdania z fizy
mmgg, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, chemia fizyczna cz II sprawka
Zadanie koncowe, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Biochemia, laborki, sprawka
Piperyna sprawko PŁ, chemia produktów naturalnych, ćw. 5 PIPERYNA
03 - Pomiar twardości sposobem Brinella, MiBM Politechnika Poznanska, IV semestr, labolatorium wydym
Sprawozdanie nr 1 CECHY TECHNICZNE MATERIAfLOW BUDOWLANYCH, Budownictwo studia pł, sprawka maater
Sprawko badanie twardosci, Studia, WIP PW, I rok, MATERIAŁY METALOWE I CERAMICZNE, SPRAWOZDANIA
sprawko z ćwiczenia 11, Farmacja, II rok farmacji, I semstr, fizyczna, Fizyczna, Sprawozdania z fizy

więcej podobnych podstron