Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Описание метода оптической пирометрии и лабораторной установки



 

В данной работе измерение температуры исследуемого тела (спирали лампы накаливания) производится методом оптической пирометрии, основанным на визуальном сравнении яркости раскаленной калиброванной нити пирометра с яркостью исследуемого тела.

Накал нити пирометра подбирается таким, чтобы выполнялось условие: для определенной длины волы спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела. В данном случае изображение нити пирометра становится неразличимым на фоне поверхности раскаленного тела, то есть нить как бы «исчезает». Одинаковая яркость пирометрической нити и исследуемого тела свидетельствует об их одинаковой яркостной температуре. Значения яркостной температуры нити пирометрической лампы прокалиброваны (определены) по току этой лампы и представлены в виде градуировочного графика.

Таким образом, процесс измерения температуры исследуемого тела состоит в измерении тока накала пирометрической лампы и нахождения соответствующего значения температуры из графика (или таблицы).

Яркостная температура ТЯ тела всегда ниже истинной термодинамической температуры Т. Это связано с тем, что любое тело обладает меньшей излучательной способностью, чем АЧТ при той же температуре. Количественная связь между ними определяется соотношением:

(14)

Если учесть, что значение ТЯ близко к значению Т, то из формулы (14) находится поправка:

(15)

Тогда истинная термодинамическая температура Т определяется как:

(16)

Таким образом, зная яркостную температуру ТЯ и спектральную погло­щательную способность раскаленного исследуемого тела, можно определить его истин­ную термодинамическую температуру.

В лабораторной установке (рис. 2) для определения температуры нити лампы накаливания используется пирометр ЛОП-72 (рис. 3).

 

Рис. 2. Структурная схема лабораторной установки

 

 

Изображение нити лампы накаливания Л с помощью объектива Об совмещается c изображением нити накала пирометрической лампы ПЛ. Оба изображения рассматриваются через окуляр ОК и светофильтр С, выделяющий из спектра обоих объектов излучение с длиной волны l = 660 нм. Регулируя внутренним реостатом R ток накала I2 пирометрической лампы ПЛ, добиваются слияния нити ПЛ на фоне раскаленной нити лампы накаливания Л. Затем по калибровочному графику и величине тока I2 находят яркостную температуру ТЯ нити ПЛ и, следовательно, нити лампы накаливанияЛ. Калибровочный график прилагается к лабораторной установке в виде графика зависимости температуры ТЯ нитиПЛ от величины ее тока накала I2.



 

Рис. 3. Пирометр ЛОП-72

 

 

Порядок выполнения работы

1. Регулятор лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) установить против часовой стрелки в крайнее положение. Реостат пирометра также повернуть против часовой стрелки в крайнее положение. Включить в сеть ЛАТР и блок питания пирометра. Включить цифровой комбинированный прибор Щ-4300 в режим миллиамперметра. На пирометрическую лампу подается напряжение 6 В от блока питания.

2. С помощью ЛАТРа установить напряжение на исследуемой лампе 100 В (преподавателем может быть задано иное значение). Контроль величины напряжения осуществляется по вольтметру V.

3. Направить объективОб пирометра на исследуемую лампу накалива­ния Л. Четкое изображение нити лампы Л путем настройки Об установить в плоскости нити накала ПЛ. Обе нити рассматриваются через ОК и введенный рычажком светофильтр С. Возможно использование нейтрального светофильтра П для ослабления яркости нити лампы накаливания.



4. Когда тепловой режим в цепи лампы установится (примерно через 1 мин.) показания амперметра (силы тока I1) и вольтметра (напряжения U на исследуемой лампе) записать в таблицу 1.

5. Регулируя накал нити пирометрической лампы реостатом R (рис. 2) добиться одинаковой яркости нитей пирометрической лампы и лампы накаливания. При этом четкость изображения достигается подстройкой окуляра. Соответствующее значение силы тока I2 с цифрового прибора занести в таблицу 1. Измерения провести не менее 3 раз, каждый раз изменяя накал лампы пирометра и снова выравнивая яркость. Вычислить среднее значение силы тока I2.

6. Изменяя напряжение на исследуемой лампе через 20 В повторить действия в соответствии с пп. 4 и 5 в диапазоне от 100 до 220 В. Результаты измерений занести в таблицу 1.

7. Определить яркостную температуру Tя по среднему значению тока I2 для каждого напряжения, используя калибровочный график Tя=f(I2). Полученные значения занести в таблицу 1.

8. Определить коэффициент поглощения αλ,T по значению Tя, используя калибровочный график αλ,T=f(Tя).

9. Вычислить по формуле (14) температуру T нити лампы накаливания, используя найденные значения Tя и αλ,T.

10. Вычислить по формуле значения мощности, подводимой к нити лампы накаливания.

11. Построить графики зависимости мощности P от температуры T нити лампы накаливания.

12. Для установления температурной зависимости мощности излучения нити лампы накаливания (где В– постоянная величина) построить график lgP = f(lgT). Через точки, нанесенные на график провести прямую. Показатель степени n найти как угловой коэффициент полученной прямой.



13. С помощью полученного графика lgP = f(lgT), определить величину В, используя формулу где и – значения, соответствующие произвольной точке прямой на графике.

14. По результатам работы сделать вывод.

Таблица 1

№ измерения U, В I1, A I2, A TЯ, К Т, К lg T P, Bт lg P
              I2 ср=       I2 ср=            

 

Контрольные вопросы

1. Какое излучение называется тепловым?

2. Дайте определения величин, характеризующих тепловое излучение.

3. Дайте определение абсолютно черного и серого тела.

4. Запишите законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина и объясните физический смысл входящих в них величин

5. В чем заключается метод оптической пирометрии и для чего он применяется?

6. Перечислите виды температур, получаемых методами оптической пирометрии, и дайте им определение.


Просмотров 491

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!