Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу «Технологічні вимірювання і прилади»

Скачати 237.49 Kb.

Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу «Технологічні вимірювання і прилади»




Скачати 237.49 Kb.
Дата конвертації10.06.2017
Розмір237.49 Kb.
ТипМетодичні вказівки





Харківський національний технічний університет
сільського господарства імені Петра Василенка

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


до лабораторної роботи з курсу
"Технологічні вимірювання і прилади"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОПАР, ВИВЧЕННЯ СУПУТНЬОЇ АПАРАТУРИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕРМОПАРИ ПІСЛЯ УСТАНОВКИ ЇЇ НА ОБ’ЄКТ

Затверджено

на засіданні кафедри технотроніки та теоретичної

електротехніки

Протокол № 3 від 13.12.2010 р.
Затверджено

на засідання методичної ради

ННІ енергетики та комп’ютерних технологій

Протокол № 4 від 20.12.2010 р.



Харків 2011

Косуліна Н. Г., Ляшенко Г. А., Полянова Н. В.
Повірка контрольно-вимірювальних приладів: методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу «Технологічні вимірювання і прилади» для студентів заочної та денної форм навчання навчально-наукового інституту енергетики та комп’ютерних технологій. – X.: ХНТУСГ, 2011. - 20 с.

Спеціальності: 7.091901 «Енергетика сільськогосподарського виробництва», 7.092501 «Автоматизоване управління технологічними процесами»



Рецензенти:

Ільченко Б. М. кандидат технічних наук, доцент кафедри ЕЕМ (Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка);

Кандида́т нау́к - науковий ступінь в Україні до 31 грудня 2019 року. Прирівнюється до ступеню доктора філософії. Найвищим науковим ступенем в Україні є доктор наук.

Савченко П. І. доктор технічних наук, професор кафедри АЕМС (Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка)
Методичні вказівки призначені для виконання лабораторної роботи: «Дослідження термоелектричних характеристик термопар, вивчення супутньої апаратури і методики вимірювання температури за допомогою термопари після установки її на об’єкт», мета якої засвоїти методику калібровки термопари (ТП), визначити коефіцієнти апроксимуючого її термоелектричну характеристику степеневого полінома, засвоїти методику вимірювання температури з використанням ТП і компенсатора та вивчити принципи дії компенсатора.

Для студентів заочної та денної форм навчання навчально-наукового інституту енергетики та комп’ютерних технологій.

© Косуліна Н. Г., Ляшенко Г. А.,

Полянова Н. В., 2011

© Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, 2011


1. ПРАВИЛА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

1. Лабораторія електричних вимірювань – це приміщення підвищеної небезпеки, тому до роботи в лабораторії допускаються студенти, які прослухали відповідну частину лекційного курсу, інструктаж з техніки безпеки та пожежної безпеки і розписались у відповідному журналі.

Охорóна прáці (рос. охрана труда; англ. labour protection; нім. Arbeitsschutz m) - це: система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я і працездатності людини в процесі трудової діяльності; діюча на підставі відповідних законодавчих та інших нормативних актів система соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, що забезпечують збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці. дозвіл на початок робіт підвищеної небезпеки, який необхідний організації чи підприємству, хто працює в будівництві.
Поже́жна безпе́ка - стан об'єкта, при якому з регламентованою ймовірністю відкидається можливість виникнення та розвиток пожежі, і впливу на людей її небезпечних факторів, а також забезпечується захист матеріальних цінностей.

2. Робота в лабораторії виконується групами або (за рішенням викладача) одноосібно.

3. На протязі одного заняття кожний студент виконує одну роботу. Виконання двох робіт може бути допущено керівником як виключення і лише при наявності певної підготовки студентів.

4. До виконання кожної роботи студенти повинні підготуватись попередньо до лабораторного заняття, ознайомитись з методичними вказівками, відпрацювати відповідні питання теорії з літературних джерел та підготувати бланк звіту за відповідною формою.

5. Керівник перевіряє готовність студентів до виконання роботи (наявність необхідних знань, які дають можливість виконати роботу, та бланка звіту) і, тільки упевнившись в підготовленості студентів, дає дозвіл на виконання лабораторної роботи.

Студенти, які виявили непідготовленість, до виконання робити не допускаються. До чергової роботи також не допускаються студенти, які не представили повністю оформлений звіт попередньої роботи.

6. Отримавши дозвіл керівника, студенти монтують схему за відповідними правилами (див. далі), переконавшись в тому, що автоматичні вимикачі вимкнені, тобто до затискачів живлення не підводиться напруга.

Автомати́чний вимика́ч - це контактний комутаційний апарат, що спроможний вмикати, проводити та вимикати струм, коли електричне коло у нормальному стані, а також вмикати, проводити протягом певного встановленого часу і вимикати струм при певному аномальному стані електричного кола.
Змонтована схема перевіряється усіма учасниками ланки і подається на затвердження керівникові.

При виявлені будь яких ушкоджень приладів або обладнання (при зовнішньому огляді) необхідно звернутись до керівника.

7. Керівник перевіряє правильність монтажу схеми.

При виявлені помилок в монтажі схеми, або навіть в випадку, коли схема по суті працездатна, але не відповідає електричній принциповій схемі методичних вказівок, керівник пропонує студентам виявити і усунути помилку самостійно. Виправлена схема знову перевіряється керівником.

8. Якщо помилок в схемі немає, керівник після попередження вмикає схему під напругу, перевіряє її працездатність принаймні в крайніх режимах і дає дозвіл на початок роботи під напругою.

Будь які перемикання або з’єднання повинні виконуватися у вимкненій схемі. Після кожного перемикання або зміни схеми, якою б вона не була, необхідна повторна перевірка схеми керівником.

Вмикати схему під напругу вперше або після будь якої її зміни студентам категорично забороняється – вмикати автоматичні вимикачі може виключно керівник.

Студенти, які вмикають схеми свавільно, втрачають право роботи в лабораторії, окрім повної матеріальної відповідальності за можливі збитки, і можуть бути допущені до подальшої роботи лише за спеціальним дозволом.

9. Отримавши дозвіл керівника, студенти виконують спостереження у відповідності з методичними вказівками. Покази приладів підраховуються у відповідності з існуючими правилами і записуються олівцем безпосередньо у звіт у вигляді чисельних значень фізичних величин (не кількості поділок).

Фізи́чна величи́на - властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів (фізичних систем, їхніх станів і процесів, що в них відбуваються) та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них.
Не дозволяється після вмикання схеми відходити від лабораторного стола і залишати працюючу схему без нагляду Усю дослідну частину роботи рекомендується зробити одразу, без вимикання напруги, якщо це не потрібно за методичними вказівками.

10. Після закінчення дослідної частини лабораторної роботи студенти вимикають автоматичні вимикачі і, не розбираючи схеми, виконують всі необхідні розрахунки, після чого пред’являють керівникові звіти.

Якщо деякі результати спостережень викликають сумніви керівника, то вони мають бути перевірені. В іншому випадку керівник дає дозвіл на розбирання схеми.

11. Оформлення звітів виконується безпосередньо на тому ж лабораторному занятті. При цьому дослідні дані залишаються написані олівцем, а розрахункові результати записуються авторучкою.

12. Оформлений звіт на тому ж занятті захищається перед керівником. Як виключення дозволяється захист звітів на наступному занятті.

13. Якщо керівник упевниться в правильності оформлення звіту, в розумінні студентом мети і змісту роботи, методики її проведення, сутності отриманих результатів, знань відповідної частини курсу шляхом опитування студента, розв’язання студентом задач або тестуванням на ЕОМ, він зараховує студенту цю роботу з відміткою в журналі про отриману студентом оцінку і дату захисту звіту.

В іншому випадку робота не зараховується.

Повторний захист звіту можливий лише на наступному занятті і лише після внесення у звіт виправлень, якщо вони необхідні.



При наявності у студента двох незахищених звітів по виконаним роботам він не може бути допущений до виконання подальших робіт в лабораторії.

14. В приміщенні лабораторії повинна підтримуватись тиша.

Паління в лабораторії категорично забороняється.

Залишати заняття навіть на короткий час можна лише з дозволу керівника.

Після закінчення занять студенти зобов’язані упорядкувати свої робочі місця – повністю розібрати електричні схеми, скласти проводи у шухляди столів, підрівняти прилади, охайно поставити лави.

Робо́че мі́сце - елементарна одиниця виробничої структури, що містить частину простору виробничого підрозділу, яка потрібна для здійснення трудової операції та оснащена матеріально-технічними засобами, що використовуються у процесі праці.
Електри́чна схе́ма - це технічний документ, що містить у вигляді умовних графічних зображень чи позначень інформацію про будову виробу, його складові частини та взаємозв'язки між ними, дія якого ґрунтується на використанні електричної енергії.

15. Під час роботи в лабораторії необхідне дбайливе становлення до лабораторного майна.

Переносити прилади і обладнання з одного місця на інше або переставляти їх в межах стола не дозволяється.

16. При порушенні студентом цих правил керівник має право відсторонити порушника від роботи в лабораторії. Подальша робота студента можлива лише за спеціальним дозволом.


2. ВКАЗІВКИ ПО МОНТАЖУ СХЕМ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
1. Перед початком монтажу необхідно упевнитись в тому, що автоматичний вимикач вимкнений, а індикаторні лампочки не світяться.

2. Монтаж електричної схеми повинен виконуватись у повній відповідності до електричної принципової схеми методичних вказівок.

3. Не дозволяється пересувати і переносити вимірювальні прилади.

Вимі́рювальний при́лад (рос. измерительный прибор; англ. indicating instrument; measuring instrument; нім. Ausmessungsgerät n, Messgerät n) - засіб вимірювань, в якому створюється візуальний сигнал вимірюваної інформації.

4. З’єднувальні провідники мають бути якомога короткими, але не натягнутими, найбільш простим чином розташовуватись у просторі, по можливості не перехрещуватись і не затуляти шкали вимірювальних приладів та ручок органів керування.

Для монтажу різних електричних кіл доцільно використовувати провідники різного кольору. Також доцільно для монтажу головного струмового кола, а також кіл вторинних трансформаторів струму використовувати провідники більшого розрізу ніж для монтажу вимірювальних кіл напруг.

Трансформа́тор стру́му (англ. current transformer) - вимірювальний трансформатор, в якому вторинна напруга за нормальних умов застосування, практично пропорційна первинній напрузі і у разі відповідного з'єднання, відрізняється від неї за фазою на кут, що приблизно дорівнює нулю.
Наконечники слід затискати у затискачах так, як зображено на рис. 1.

а) Вірно. Просічка наконечника б) Невірно. Просічка наконечника

розташована праворуч відносно розташована ліворуч відносно

гвинта гвинта


Рис. 1. Напрямок затягування барашка затискача
5. Ручки лабораторних автотрансформаторів, якщо ці прилади використовуються, треба установити таким чином, щоб на вихідних затискачах «Навантаження» напруга була відсутня (крайнє положення проти годинникової стрілки, якщо немає додаткових вказівок).

6. Перш за все треба зібрати головне струмове коло схеми. Воно включає джерело енергії, навантаження, а можливо, ще і амперметри, первинні обмотки вимірювальних трансформаторів струму, струмові обмотки ватметрів і лічильників електричної енергії.

Годинник (арх.: дзиґа́р, дзиґарі́) - пристрій для вимірювання часу.
Лічи́льник електри́чної ене́ргії (лічильник електроенергії, електричний лічильник, електролічильник) (англ. Electricity meter) - електричний вимірювальний прилад, засіб обліку спожитої електричної енергії змінного або постійного струму.
При цьому в однофазних схемах змінного струму треба починати з того затискача живлення, який позначений на шильдику кожного робочого стола, з’єднати елементи схеми в тій послідовності, в котрій вони розташовані на електричній принциповій схемі методичних вказівок, і продовжити монтаж струмового кола до іншого затискача живлення, теж позначеного на шильдику робочого стола, або затискача занулення.
Змі́нний струм - електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.
В трифазних колах змінного струму так саме послідовно монтується головне струмове коло кожної з фаз.

Лише після монтажу головного струмового кола до нього під’єднуються кола напруг вимірювальних приладів. Ці кола можуть включати вольтметри, первинні обмотки вимірювальних трансформаторів напруг, обмотки напруг ватметрів і лічильників електричної енергії, а також кола вторинних обмоток вимірювальних трансформаторів напруг з відповідними приладами.

Еле́ктрика (від грец. ήλεκτρον - бурштин; раніше також громови́на ) - розділ фізики, що вивчає електричні явища: взаємодію між зарядженими тілами, явища поляризації та проходження електричного струму.

Особливу увагу треба звертати на правильність і надійність з’єднань в колах вторинних обмоток вимірювальних трансформаторів струму, до яких входять звичайно амперметри, обмотки струму ватметрів і лічильників електричної енергії.

Електрична ене́ргія, або електроенергія - вид енергії, що існує у вигляді потенціальної енергії електричного й магнітного полів та енергії електричного струму. Завдяки зручній технології виробництва, розподілу й споживання, електрична енергія займає чільне місце серед інших видів енергії, що їх споживає людство.

7. Слід по можливості уникати приєднання до одного затискача великої кількості з’єднувальних провідників, розташовуючи їх, якщо це можливо, на інших рівноцінних (у сенсі однаковості потенціалів) затискачах, особливо до тих елементів схеми, які по ходу виконання роботи необхідно замінювати іншими.

8. До затискачів вимірювальних приладів слід підключати лише ті провідники, за допомогою яких цей вимірювальний прилад під’єднується до схеми, але у ватметрів і лічильників електричної енергії при безпосередньому їх вмиканні в електричне коло (без вимірювальних трансформаторів) з’єднання між колами струму і напруги (звичайно затискачі приладу, які відмічені зірочками) слід здійснювати на затискачах самого приладу.

Електри́чне ко́ло - сукупність сполучених між собою провідниками електронних компонентів, джерел струму й напруги, перемикачів тощо, через яку може проходити електричний струм.

9. При використанні перемикачів слід враховувати можливість непередбачуваних замикань (при перемиканні) деяких ділянок електричної схеми.

10. Органи керування електричними параметрами установити в положення, при яких напруги і струми будуть найменшими.

Межи вимірювань вимірювальних приладів, якщо немає додаткових вказівок або приблизне значення фізичної величини невідоме, установити найбільшими.

Вимі́рювання - пізнавальний процес визначення числового значення вимірюваної величини, а також дія, спрямована на знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом, порівнюючи її з одиницею вимірювання за допомогою засобів вимірювальної техніки.

11. В монтажі схеми повинні приймати участь всі студенти ланки, розподіляючи між собою по черзі певні ділянки електричної схеми.

12. Звернутись до керівника з проханням перевірити змонтовану електричну схему лабораторної роботи.
3. ПРАВИЛА ЗНЯТТЯ ПОКАЗІВ 3 ПРИЛАДІВ БЕЗПОСЕРЕДНЬОГО ВІДЛІКУ
Шкали приладів безпосереднього відліку можуть бути іменованими (переважно для одномежових приладів) і умовними (переважно для багатомежових приладів). Оскільки кількість поділок шкали залежить від класу точності приладу, не слід намагатися зняти показ якомога точно.

Клас то́чності (рос. класс точности, англ. accuracy rating, accuracy class; нім. Genauigkeitsklasse, Meβgenauigkeitsklasse f, Toleranzgruppe f, Präzisionsklasse f, Genauigkeitsklasse f) - це узагальнена характеристика засобу вимірювальної техніки, що визначається границями його допустимих основних і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність, значення яких регламентуються стандартами на окремі види засобів вимірювань.
Розглянемо для прикладу рис. 2.

Рис. 2. Фрагмент шкали в вимірювального приладу


Якщо показник знаходиться де завгодно у зоні 1, як на рис. 2, відлік буде 1,6.

Якщо показник знаходиться де завгодно у зоні 2, відлік буде 1,5.

Якщо показник знаходиться де завгодно у зоні 3, відлік буде 1,7.

Зображені штриховими лініями однакові за розміром і розташовані симетрично відносно поділок зони треба уявити на око.

При наявності дзеркальної шкали око треба розташувати таким чином, щоб показник і його зображення у дзеркальці збігалися.

При використанні приладів з умовними шкалами значення фізичних величин розраховується таким чином.

Для вольтметрів:

Для амперметрів:



Для ватметрів:



Якщо прилад вимірює кратні або дольні величини, то змінюється лише розмірність чисельника у відношенні. Межи вимірювань вимірювальних приладів, якщо немає додаткових вказівок або приблизне значення фізичного параметра невідоме, спочатку слід обирати найбільшими. В подальшому необхідно зменшувати межу вимірювань до того значення, при якому показник буде знаходитись якомога далі від початку шкали, але ні в якому разі не зашкалювати, що досягається попереднім розрахунком.

Значення напруги і струму не повинні перевищувати відповідних номінальних значень ватметрів, тобто номінальні значення напруги і струму ні в якому разі не можна обирати за принципом зручності розрахунків, обираючи зручну сталу приладу.
Зразок звіту з лабораторної роботи

1. Мета роботи

2. Прилади і обладнання

Таблиця 1

Прилади і обладнання




N

п/п


Назва

Сист.

або


тип

Клас

точн.


Межі

вимірювань

або зміни

параметрів



Зав.

N


Основні

параметри



Прим.

1

2


















3. Електричні принципові схеми

4. Таблиці даних спостережень і розрахунків

5. Розрахункові формули (повинна бути наведена повна словесна розшифровка всіх прийнятих умовних позначень)

6. Графіки та векторні діаграми

(Будуються, якщо вони потрібні, охайно з використанням креслярських приладь на міліметрівці або на папері в клітинку. Векторні діаграми повинні супроводжуватись наведенням масштабів, обраних з ряду 1 ·10n, 2 ·10n, 5 ·10n, де n = 0,±1,±2… ).

7. Висновки

(Потрібно дати основні висновки по роботі. Так, наприклад, в роботах по повірках приладів треба перш за все встановити факт відповідності або невідповідності приладів своєму класу точності).


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОПАР, ВИВЧЕННЯ СУПУТНЬОЇ АПАРАТУРИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕРМОПАРИ ПІСЛЯ УСТАНОВКИ ЇЇ НА ОБ’ЄКТ
1.1. Мета роботи

Засвоїти методику калібровки термопари (ТП), визначити коефіцієнти апроксимуючого її термоелектричну характеристику степеневого полінома, засвоїти методику вимірювання температури з використанням ТП і компенсатора та вивчити принцип дії компенсатора.


1.2. Підготовка до роботи

До приходу в лабораторію необхідно:

1. Ознайомитись з описом лабораторної роботи.

2. Ознайомитись з навчальною літературою:

- [1], С. 143 – 152, 156 – 178;

- [2], С. 102 – 121;

- [3], С. 219 – 220;

- [4], С. 319 – 323.


1.3. Загальні відомості

Принцип роботи термоелектричного перетворювача (термопари) полягає в перетворенні температури на термоЕРС на основі термоелектричного ефекту Зеебека. Конструктивно термопара являє собою два відповідно з’єднані між собою різнорідні провідники (напівпровідники). Точку їх з’єднання називають гарячим (робочим) спаєм термопари. Якщо гарячий спай термопари помістити в середовище з температурою , а холодні (вільні) кінці – в середовище з температурою , то значення термоЕРС буде пропорційним різниці цих температур. Звичайно, якщо температуру вільних кінців термопари підтримувати сталою, то термоЕРС буде функцією температури робочого спаю.

Залежно від температурного діапазону перетворень і умов експлуатації термоелектроди можна виготовляти з різних матеріалів.

Умо́ви експлуата́ції - сукупність факторів, що діють на виріб при його експлуатації і впливають на функціювання й працездатність цього виробу.
До матеріалів термопар ставляться такі вимоги, як однозначна залежність термоЕРС від температури, незмінність термоелектричних властивостей, хімічна і механічна стійкість при високих температурах, висока електропровідність. Для виготовлення термопар термоелектроди з’єднують у гарячому спаї паянням, зварюванням чи скручуванням. У промислових термоелектричних вимірювальних перетворювачах температури (термоелектричних термометрах) термопару вміщують у захисний каркас.
Вимі́рювальний перетво́рювач - вимірювальний пристрій, призначений для формування на своєму виході сигналу, що функціонально зв'язаний із сигналом вимірюваної інформації на вході у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та збереження.

Промисловість випускає багато різних типів термоелектричних термометрів, які залежно від типу мають різні температурні діапазони і властивості.

Рівняння перетворення термопари із задовільною для практики точністю можна подати у вигляді:

,

де – термоЕРС; – різниця температур гарячого спаю і холодних кінців; – сталі, значення яких залежать від матеріалів термоелектродів.

Оскільки залежність від температури є нелінійною, то для промислових термопар задають табличні дані термоЕРС для різних температур з інтервалом 1°С при температурі холодних кінців 0°С.

Щоб уникнути паразитних термоЕРС, термоелектричний термометр під’єднують до вимірювального приладу за допомогою подовжуючих термоелектродів. Для термопар з неблагородних металів подовжуючі термоелектроди виготовляють з тих самих матеріалів, що й термоелектроди термопари, для термопар з благородних металів – з інших матеріалів, які ідентичні в термоелектричному відношенні з матеріалами основної термопари. Температура місць під’єднання подовжуючих термоелектродів з основними електродами має бути однакова.

Для термопари платинородій-платина використовують подовжуючі термоелектроди з міді і сплаву ТП, для термопари хромель-алюмель – з міді і константану, а для термопари хромель-копель – з таких самих металів, як і основні.

Термоелектрична здатність напівпровідникових матеріалів значно вища, ніж у металів та їх сплавів.

Благоро́дні мета́ли (шляхе́тні мета́ли) - метали, що належить до групи кольорових металів, які мають високу хімічну стійкість і умовно поділяються на дві підгрупи: дорогоцінні метали (золото, срібло) і платинові метали (платина, паладій, родій, іридій, рутеній, осмій).
Напівпровідники́ (англ. semiconductors) - матеріали, електропровідність яких має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури та різних видів випромінювання.
Тому їх застосування для створення термопар є дуже перспективним, проте воно обмежується значною нестабільністю їх термоЕРС в часі. Для поліпшення стабільності характеристик напівпровідникових термопар їх термоелектроди виготовляють з легованих напівпровідникових матеріалів.

У термоелектричних перетворювачах використовують також явища утворення термовихрових струмів у напівпровідниковому середовищі та генерування термоЕРС при наявності в ньому градієнта температури. Особливість таких перетворювачів полягає в тому, що вони виготовляються з монокристалічного напівпровідника і в них відсутній спай двох різнорідних матеріалів, як у звичайній термопарі, завдяки чому забезпечується винятково висока стабільність термоЕРС в часі.

Термоелектричні термометри застосовують для вимірювань температури в межах від -200 до 2500 °С.

Для вимірювання температури спільно з термоелектричними термометрами застосовують мілівольтметри або автоматичні компенсатори постійного струму. Особливістю таких мілівольтметрів є відносно великий внутрішній опір (понад 100 - 500 Ом), що потрібно для зменшення впливу опорів термопари і з’єднуючих ліній на результат вимірювання.

Внутрішній опір двополюсника - імпеданс у еквівалентній схемі двополюсника, що складається з послідовно включених генератора напруги та імпеданса (див. малюнок). Поняття застосовується в теорії електричних кіл при заміні реального джерела ідеальними елементами, тобто при переході до еквівалентної схеми.

Повністю усувають вплив опорів ліній, вимірюючи ЕРС термопар компенсаційним методом, що зумовлюється відсутністю струму в лініях у момент рівноваги компенсатора.

Коливання температури вільних кінців термопар значно впливають на результат вимірювання температури за допомогою термоелектричних термометрів. Практично вільними від цього впливу є лише термоелектричні термометри типу ТВР і ТПР, ЕРС яких майже не залежить від зміни температури вільних кінців у межах від 0 до 300°С. Усувають цей вплив термостатуванням вільних кінців термопар і введенням відповідних поправок, що може виконуватись автоматично за допомогою схем з термозалежними елементами.
1.4. Прилади і обладнання

1. ТП із нешляхетних металів.

2. Імітатор ТП із шляхетних металів і каліброваного теплогенератора.

3. Компенсатор (потенціометр).

4. Універсальне джерело живлення.

5. Електросекундомір.

6. Тепловий об’єкт.
1.5. Порядок виконання роботи

1.5.1. Зняти по постійним точкам температурної шкали (температура твердіння цинку - 630,5 °С, срібла - 960,5 °С і золота - 1063,0 °С) термоелектричні характеристики вказаних керівником ТП:

платинородій-платина;

Джерело живлення - елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила.
Температу́ра (від лат. temperatura - належне змішування, нормальний стан) - фізична величина, яка описує стан термодинамічної системи.

хромель-алюмель;

платинородій-платина, золото, паладій.

Зібрати електричну схему, з’єднавши вихід імітатора каліброваного теплогенератора і ТП з затискачами « » і «-» компенсатора, додержуючись вказаної полярності.

1.5.2. Установити перемикач імітатора в положення, що відповідає
ТП, яка досліджується.

1.5.3. Для кожної з трьох постійних точок температурної шкали


виміряти за допомогою компенсатора термоЕРС ТП, для чого:

перемикач «И-К» (тут і далі збережено російськомовний запис


назв органів керування, що існує на приладах) компенсатора
установити в положення «К» і при нульових відліках (дискретно і
повільно) ручкою «Рег.
Найвища температура, досягнута за участі людини, ~ 10 трлн К (що є порівнянним з температурою Всесвіту у перші секунди його існування) була досягнута у 2010 році під час зіткнення іонів свинцю, прискорених до світлових швидкостей. Експеримент було проведено на Великому адронному колайдері.
тока» установити стрілку гальванометра на
нуль;

перемикач «И-К» компенсатора (тільки на час виміру)


установити в положення «И» і за допомогою регуляторів «mV» (дискретно і повільно) знову установити стрілку гальванометра на нуль, не допускаючи її різкого зашкалювання;

значення термоЕРС прочитати як суму значень положень


перемикача і шкального відлікового пристрою.

1.5.4. Заповнити табл. 1.1, встановлюючи кожного разу перемикач імітатора у відповідне положення.



Таблиця 1.1
Дослідні дані вимірювань термоЕРС в залежності від температури


Температура

ТермоЕРС, мВ

Т1 = 630,5 °С

Е1 =

Т2 = 960,5 °С

Е2 =

Т3 = 1063,0 °С

Е3 =

1.5.5. Визначити коефіцієнти інтерполюючого термоелектричну характеристику ТП степеневого полінома


в інтервалі температур від 300 °С до 1300 °С шляхом розв’язування системи рівнянь:

звідки


, , .

Тут


,






1.5.6. Обчислити значення термоЕРС за формулою , взявши чисельні значення , , з п. 1.5.5 для температур 300, 500, 700, 900, 1100, 1300 °С. Результати записати в табл. 1.2.
Таблиця 1.2
Результати обчислень термоЕРС в залежності від температури


,°С

300

500

700

900

1100

1300

, мВ


















1.5.7. За даними табл. 1.2 побудувати графік залежності в інтервалі температур від 300 °С до 1300 °С для ТП, яка досліджується, в системі координат:


На графіку відмітити експериментальні значення температур і відповідних термоЕРС з табл. 1.1.

Система координат - спосіб задання точок простору за допомогою чисел. Кількість чисел, необхідних для однозначного визначення будь-якої точки простору, визначає його вимірність. Обов'язковим елементом системи координат є початок координат - точка, від якої ведеться відлік відстаней.

1.5.8. Зняти за допомогою термопари мідь-ніхром (термоелектрична характеристика якої апроксимується виразом ) і компенсатора залежність температури вказаного керівником об’єкта від часу при його нагріванні.

1.5.9. Виміряти за допомогою манометричного термометра температуру оточуючого середовища (тобто температуру холодного спаю ТП).

Манометричні термометри - прилади для вимірювання температури, що включають в себе чутливий елемент (термобалон) і показуючий пристрій, які з’єднані капілярною трубкою і заповнені робочою речовиною. Принцип дії полягає на зміні тиску робочої речовини в замкненій системі термометра в залежності від температури.

1.5.10. Підрахувати за формулою п. 1.5.8 термоЕРС , яку розвиває ТП при температурі гарячого спаю, яка дорівнює .

1.5.11. Підключити ТП до компенсатора з урахуванням вказаної полярності (мідний провід до «-», а ніхромовий до « » компенсатора).

1.5.12. Після вмикання нагрівача об’єкта вимірювати через кожні 2
хвилини термоЕРС ТП за допомогою компенсатора за методикою, яка
вказана в п. 1.5.3. Результати вимірів записати в колонку
2 табл. 1.3.

Таблиця 1.3
Дослідні дані вимірювань термоЕРС в залежності від часу та результати обчислень


, хв.

Виміряне значення термоЕРС

, мВ

Обчислене значення термоЕРС при температурі холодного спаю, що дорівнює 0°С , мВ

Обчислене значення температури гарячого спаю

,°С








































































1.5.13. Обчислити значення термоЕРС при температурі холодного спаю, що дорівнює 0 °С, за формулою:


.
Результати записати в колонку 3 табл. 1.3.

1.5.14. Обчислити значення температури гарячого спаю (тобто температури об’єкта) за формулою:


.

Результати записати в колонку 4 табл. 1.3.

1.5.15. Побудувати графік залежності температури об’єкта від часу в системі координат:

1.5.16. Визначити по графіку п. 1.5.15 постійну часу нагріву об’єкта, як час, що пройшов від початку нагріву до моменту досягнення температури, що відповідає 0,632 частини усталеній, або часу, що відповідає відрізку, яким відсікає дотична до будь-якої точки від її асимптоти, враховуючи на те, що процес наближено можна вважати адіабатичним.

Визначення першим і другим способами:

1.5.17. Зробити висновки по роботі.


1.6. Зміст звіту

  1. Найменування і мета роботи.

  2. Прилади і обладнання.

  3. Електрична принципова схема компенсатора (потенціометра) постійного струму з викладенням його принципу дії.
    Принципо́ва схе́ма - схема, що визначає повний склад елементів і зв'язків між ними і, як правило, дає детальне уявлення про принципи роботи виробу (установки).


  4. Таблиці 1.1, 1.2, 1.3.

  5. Графіки відповідно до пп. 1.5.7 і 1.5.15.

  6. Розрахункові формули і обчислення.

  7. Висновки.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ


1. Фарзане Н. Г. Технологические измерения и приборы / Фарзане Н. Г., Илясов Л. В., Азим-заде А. Ю. – М.: Высшая школа, 1989. – 450 с.

2. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин / Туричин А. М. – М.: Энергия, 1966. – 50 с.

3. Кравцов А. В. Электрические измерения / Кравцов А. В., Рыбинский Ю. В. – М.: «Колос», 1979. – 150 с.

2. Алукер Ш. М. Электрические измерения / Алукер Ш. М. – М.: «Колос», 1972. – 350 с.

3. Черепнев А. С. Метрология и основы измерений / Черепнев А. С., Ляшенко Г. А., Романченко Н. А. и др. – Харьков, 2008. – 182 с.
ЗМІСТ

1. ПРАВИЛА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ……….


3

2. ВКАЗІВКИ ПО МОНТАЖУ СХЕМ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ………………………………………………………………

5


3. ПРАВИЛА ЗНЯТТЯ ПОКАЗІВ 3 ПРИЛАДІВ БЕЗПОСЕРЕДНЬОГО ВІДЛІКУ …………………………………

7


4. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОПАР, ВИВЧЕННЯ СУПУТНЬОЇ АПАРАТУРИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕРМОПАРИ ПІСЛЯ УСТАНОВКИ ЇЇ НА ОБ’ЄКТ …………

10

1.1. Мета роботи …………………………………………………..

10

1.2. Підготовка до роботи ………………………………………..

10

1.3. Загальні відомості ……………………………………………

10

1.4. Прилади і обладнання ……………………………………….

12

1.5. Порядок виконання роботи …………………………………

12

1.6. Зміст звіту ……………………………………………………

17

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ………………………..


18


Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


до лабораторної роботи з курсу
"Технологічні вимірювання і прилади"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОПАР, ВИВЧЕННЯ СУПУТНЬОЇ АПАРАТУРИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕРМОПАРИ ПІСЛЯ УСТАНОВКИ ЇЇ НА ОБ’ЄКТ

Для студентів заочної та денної форми навчання

навчально-наукового інституту енергетики та комп’ютерних технологій

Відповідальний за випуск Левкін А. В.


Комп’ютерний набір та верстка Полянова Н. В.

Підп. до друку 19.01.11

Зам. № 10/2011

Формат паперу 148x210 Умов. арк.

Тираж 30 пр. Різограф ТR 1510 №80654645

__________________________________________________________________

XНТУСГ, 61002, м. Харків, вул. Артема, 44, кімн. 101. __________________________________________________________________
Підготовлено та надруковано Навчально-методичним відділом

Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка







Скачати 237.49 Kb.

  • 1. ПРАВИЛА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
  • 1. ПРАВИЛА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ……….