Jacek Wilczyski
Robert Kozak
Wrocaw 21. 04. 1997
Laboratorium z fizyki
wiczenie nr 30.
Temat: Pomiar temperatury pirometrem.
Cel wiczenia:
Celem wiczenia byo zapoznanie si z jedn z metod pomiaru temperatury w zakresie od 800 °C do 2500°C.
Zasada pomiaru:
W wiczeniu dokonywalimy pomiarów temperatury przy uyciu pirometru. Jest to urzdzenie, którego zasada dziaania polega na porównywaniu emitancji lub barwy ciaa rzeczywistego z emitancj lub barw ciaa doskonale czarnego.
Uyty przez nas w wiczeniu pirometr by pirometrem optycznym monochromatycznym z zanikajcym wóknem i dziaa na zasadzie wyznaczania temperatury czarnej ciaa rzeczywistego równej temperaturze ciaa doskonale czarnego, które w zadanym, maym przedziale promieniowania ma tak sam emitancj jak ciao mierzone.
Patrzc w okular pirometru widzielimy wókno arówki pirometru na tle obrazu wókna arówki badanej. W okularze mieci si filtr monochromatyczny przepuszczajcy tylko niewielki przedzia dugoci fal promieniowania. Emitancj wókna pirometru moglimy zmienia.
Wókno arówki mogo by:
ciemniejsze ni obraz wókna arówki badanej,
janiejsze ni wókno arówki badanej,
równe.
W ostatnim przypadku zanikao ono na tle wókna badanej arówki " odczyt ze skali pirometru stanowi wówczas temperatur czarn wókna badanej arówki.
Znajc temperatur czarn wyznaczalimy temperatur rzeczywist na podstawie nomogramu:
Przeduenie linii czcej rodzaj mierzonego ciaa lub jego monochromatyczny (widmowy) wspóczynnik absorpcji znajdujce si na prawej skali z jego temperatur czarn Tcz umieszczon na skali rodkowej, wyznacza na lewej skali temperatur rzeczywist T.
Istnieje take inna metoda wyznaczania temperatury rzeczywistej na podstawie temperatury czarnej " a mianowicie poprzez obliczenie ze wzoru:
[°C]
gdzie:
C2 = 0,0144 m K
= 650 nm.
Wyniki pomiarów i obliczenia:
Wyznaczanie charakterystyki T = f (P)
Wartoci do przyjcia:
klV = 1,5 [%] " klasa woltomierza,
UZ = 10 V " zakres woltomierza,
= 0,5 [%] " wzgldny bd podstawowy amperomierza,2 digit = 0,02 A " bezwzgldny bd kwantyzacji amperomierza,
Obliczenia wstpne:
obliczanie bdu bezwzgldnego pomiaru napicia:
Tabele pomiarowe:
zakres
U
U
I
I
P
P
Tcz
Tcz r
Tcz r
Trz
Trz
pirometru
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
pierwszy
2,00
0,15
1,55
0,03
3,1
0,3
1160
1171
11
1240
10
1160
1110
1160
1150
1240
1170
1180
1210
1170
2,40
0,15
1,71
0,03
4,10
0,33
1270
1252
11
1320
10
1260
1230
1230
1240
1310
1250
1290
1250
1190
zakres
U
U
I
I
P
P
Tcz
Tcz r
Tcz r
Trz
Trz
pirometru
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
pierwszy
2,60
0,15
1,78
0,03
4,63
0,35
1360
1351
9
1440
10
1370
1320
1310
1390
1370
1350
1340
1380
1320
drugi
3,00
0,15
1,92
0,03
5,8
0,4
1640
1602
16
1720
30
1510
1590
1600
1520
1610
1640
1650
1650
1610
zakres
U
U
I
I
P
P
Tcz
Tcz r
Tcz r
Trz
Trz
pirometru
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
drugi
3,60
0,15
2,11
0,04
7,60
0,43
1700
1722
12
1860
30
1690
1730
1780
1700
1690
1770
1700
1700
1760
4,00
0,15
2,23
0,04
8,92
0,46
1800
1869
17
2020
30
1840
1910
1850
1930
1930
1820
1800
1890
19,2
zakres
U
U
I
I
P
P
Tcz
Tcz r
Tcz r
Trz
Trz
pirometru
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
trzeci
5,00
0,15
2,55
0,04
12,75
0,55
2150
2250
35
2440
30
2150
2400
2250
2100
2400
2250
2350
2300
2150
7,40
0,15
3,15
0,04
23,31
0,74
2900
2780
30
3080
37
2700
2900
2700
2800
2900
2650
2800
2750
2700
zakres
U
U
I
I
P
P
Tcz
Tcz r
Tcz r
Trz
Trz
pirometru
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
[°C]
trzeci
10,00
0,15
3,72
0,04
37
1
3200
3270
60
3693
39
3600
3400
3350
3200
3400
3000
3200
3000
3300
Przykadowe obliczenia:
obliczanie wartoci bezwzgldnego bdu pomiaru prdu:
obliczanie wartoci pobieranej mocy:
obliczanie wartoci bdu bezwzgldnego pobieranej mocy:
obliczanie redniej wartoci temperatury czarnej:
obliczanie wartoci redniego bdu kwadratowego wartoci redniej temperatury czarnej:
obliczanie wartoci temperatury rzeczywistej na podstawie wzoru:
na zakresie pierwszym: 1000 ÷ 1500 °C,
na zakresie drugim: 1500 ÷ 2000 °C,
na zakresie trzecim: temperatury wiksze od 2000 °C.
3080 [°C]
Charakterystyka Trz = f (P):
Wnioski:
Na podstawie wyników pomiarów stwierdzilimy, i metoda pomiaru temperatury za pomoc pirometru jest metod przydatn do pomiaru temperatur z zakresu powyej 1000°C.
Zaobserwowalimy ponadto przyblione wartoci temperatur czarnych, które s moliwe do zmierzenia na poszczególnych zakresach pirometru:
Przy czym trzeba zauway, e w wyniku pomiarów pirometrem uzyskiwalimy wartoci temperatury czarnej, na podstawie której dopiero przy pomocy nomogramu odczytywalimy warto temperatury rzeczywistej. Jednak okazao si, e nomogram nie jest wystarczajcy, gdy nie ma moliwoci transformacji na temperatury rzeczywiste temperatur czarnych wikszych od 2500 °C. Spowodowao to, i musielimy skorzysta ze wzoru na warto temperatury rzeczywistej.
Zarówno w przypadku wykorzystania nomogramu jak i wzoru transformacyjnego bezwzgldne bdy temperatury rzeczywistej obliczalimy jako poowa przedziau bdu bezwzgldnego dla temperatury czarnej przeliczonego na temperatur rzeczywist.
Oprócz wyznaczenia wartoci temperatur rzeczywistych wyznaczylimy take charakterystyk temperatury rzeczywistej od mocy pobieranej przez badan arówk. Uzyskane przez nas punkty pomiarowe oscyloway wokó krzywej logarytmicznej. Tak wic zaleno temperatury od mocy pobieranej ma charakter logarytmiczny (dla staych przyrostów mocy przyrosty temperatury s coraz mniejsze).
Wyszukiwarka