22.DOC

(109 KB) Pobierz
Û¥-1@-€%+´$°$°$$°$°$°$°$°2°XŠ°Š°Š°Š°Š°"¬°XŠ°±.2±z¬³¬³¬³¬³¬³¬³¬³¬³®³®³®³®³®³®³Ì³4´+̳$°Ì³Ì³ÅÊ
PROWADZ¥CY:
Dr Henryk Pykacz
               INSTYTUT  FIZYKI
               POLITECHNIKI  WROC£AWSKIEJ

                    LABORATORIUM  Z  FIZYKI






WYKONAWCY :
SPR.      EDYTA  BUCZYÑSKA 

GRUPA :
           0
ROK AK.
1
SEMESTR :
2

             (EWA      JAGIELSKA)                                                     

WYKONANO :
25.04.1995
ODDANO :
       09.05.1995
OCENA :

NR ÆWICZ.

22

TEMAT :        
POMIAR TEMPERATURY PIROMETREM OPTYCZNYM
















































                                                                 
1.WSTÊP TEORETYCZNY
     Ka¿de cia³o znajduj¹ce siê w temperaturze wy¿ej ni¿ 0  K  jest Ÿród³em  promieniowania  termicznego,  wywo³anego  ruchem   cieplnym cz¹steczek i atomów, a zarazem odbiornikiem takiego  promieniowania. Promieniowanie  padaj¹ce  na  cia³o  mo¿e  byæ  przez  nie   odbite, poch³oniête lub przepuszczone.     Stosunek strumienia energii promieniowania poch³oniêtego  przez cia³o  do  strumienia  energii  promieniowania  padaj¹cego  na   nie nazywamy wspó³czynnikiem poch³aniania.Wspó³czynnik ten za³e¿y od sk³adu  chemicznego,  stanu  powierzchni, temperatury  oraz   sk³adu   spektralnego,   padaj¹cego   na   cia³o promieniowania. Naukowcy wprowadzili dwa idealne przypadki:
1.CIA£O  SZARE  którego  wspó³czynnik  poch³aniania  nie  zale¿y  od 
  d³ugoœci fali  (A(SYMBOL 108 \f "Symbol")=const dla T=const);
2.CIA£O DOSKONALE CZARNE - ca³kowicie poch³aniaj¹ce promieniowenie
   ( A(SYMBOL 108 \f "Symbol",T)=1 ).
     Inn¹  wielkoœci¹,  wystêpuj¹c¹   w   badanym   zjawisku   ,jest emitancja, czyli moc wypromieniowania na jednostkê powierzchni.Emitancjê cia³a rzeczywistego pozwala nam znaleŸæ  prawo  Kirchoffa, które mówi, ¿e :stosunek spektralnej emitancji  cia³a  rzeczywistego do  jego  spektralnego   wspó³czynnika   poch³aniania   jest   równe spektralnej emitancji cia³a  doskonale  czarnego.Musimy  zatem  znaæ emitancjê cia³a doskonale czarnego.
Emitancjê tê okreœli³ Planck, wyprowadzaj¹c wzór : 
       OSAD Equation 

     Jak mo¿emy wywnioskowaæ z wykresu przy  wy¿szych  temperaturach 
emitowane  jest  wiêcej  energii  przy  ni¿szych  d³ugoœciach  fali. Analizuj¹c wzór Plancka, kilku  fizyków  dosz³o  do  wielu  wa¿nych wniosków. Mianowicie Boltzman zauwa¿y³, ¿e  po  obliczeniu  równania Plancka  i  wykonaniu  kilku  odpowiednich  dzia³añ   uzyskuje   siê zale¿noœæ :
                                           
            OSAD Equation                    OSAD Equation 
Tak wiêc uzyskujemy bezpoœredni¹ zale¿noœæ emitancji cia³a doskonale 
czarnego od temperatury.Inny fizyk Wien, sformu³owa³ prawo podaj¹ce zale¿noœæ d³ugoœci fali, dla której krzywa spektralnej emitancji cia³a doskonale czarnego  ma max,  od  temperatury.  Tak  wiêc  Wien  stwierdzi³,  ¿e  :  iloczyn 
temperatury cia³a doskonale  czarnego  i  d³ugoœci  fali,  dla której wystêpuje max zdolnoœci emisyjnej, ma wartoœæ sta³¹. 
\/ 

2.CEL  ÆWICZENIA  I  OPIS  JEGO  PRZEBIEGU.
    Celem æwiczenia by³o zapoznanie siê  z  jedn¹  z  metod  pomiaru temperatury.  Pomiaru  tego  dokonywaliœmy   za   pomoc¹   pirometru optycznego. Pirometr s³u¿y do pomiaru temp. czarnej badanego obiektu. Obiektyw pirometru tworzy obraz badanego cia³a w p³aszczyŸnie w³ókna ¿arówki  umieszczinej  przed  okularem.  Obserwator  patrz¹cy  przez okular pirometru widzi wiêc w³ókno ¿arówki na  tle  obrazu  badanego cia³a. W okularze mieœci siê filtr  szklany,  przepuszczaj¹cy  tylko niwielki przedzia³ promieniowania. Emitancjê w³ókna  mo¿na  zmieniaæ reguluj¹c rezystancjê w obwodzie zasilania.  Je¿eli  w³ókno  ¿arówki pirometru  by³o  takiej  samej  barwy  co  cia³o  badane,  to  temp. 
odczytan¹ na pirometrze by³a temp. czarn¹ cia³a rzeczywistego. Opisuj¹c wzór mo¿na obliczyæ temp. rzeczywist¹ badanego cia³a.

OSAD Equation  

    Badan¹ ¿arówkê zasilamy w uk³adzie 

OSAD CDraw \s  \* mergeformat 
 Æwiczenie mia³o  równie¿  na  celu  zbadanie  zale¿noœci  temp.w³ókna od pobranej mocy.

3.POMIARY  WIELKOŒCI  POŒREDNICH I OBLICZANIE WARTOŒCI SZUKANYCH.
Dane otrzymane w wyniku pomiaru oraz zamiana temperatury czarnej na rzeczywist¹ przy u¿yciu nomogramu i danego wzoru:
POMIARY DLA U=3[V]-10[V]
Lp.
U[V]
I[A]
SYMBOL 68 \f "Symbol"P[
W]
Ep[%]
P[W]
Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
Trz[K]
Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
wzórTrz[K]

1
3
1,9
0,4
7,0
5,7
1280
1633
1360
1644

2
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1370
1743
1470
1746

3
5
2,4
0,55
4,6
12
1380
1753
1480
1758

4
6
2,7
0,64
3,9
16,2
1450
1833
1560
1838

5
7
2,9
0,70
3,4
20,3
1530
1933
1660
1930

6
8
3,2
0,78
3,0
25,6
1620
2023
1750
2034

7
8,5
3,3
0,82
2,9
28,05
1670
2083
1810
2092

8
9
3,4
0,85
2,7
30,6
1710
2123
1850
2139

9
9,5
3,5
0,87
2,6
33,25
1780
2213
1940
2221

10
10
3,6
0,92
2,55
36
1860
2253
1980
2429


POMIARY DLA U=4[V],I=2,2[A]
Lp.
U[V]
I[A]
SYMBOL 68 \f "Symbol"P[W]
Ep[%]
P[W]
Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
Trz[K]
Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
wTrz[K]
SYMBOL 68 \f "Symbol"T

1
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1370
1743
1470
1746
2

2
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1380
1753
1480
1758
-8

3
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1390
1753
1480
1769
-8

4
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1410
1793
1520
1712
-48

5
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1370
1743
1470
1746
2

6
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1340
1713
1440
1712
32

7
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1360
1733
1460
1735
12

8
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1370
1743
1470
1746
2

9
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1370
1743
1470
1746
2

10
4
2,2
0,5
5,7
8,8
1360
1733
1460
1735
12

Wyznaczanie œredniego b³êdu kwadratowego i obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury dla pomiaru U=4[v],I=2,2[A]:
OSAD Equation 
Ts=1745[K]            OSAD Equation.2 \s  \* mergeformat

POMIARY DLA U=8[V],I=3,2[A]
Lp.
U[V]
I[A]
Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
Ep[%]
SYMBOL 68 \f "Symbol"P[W]
P[W]
Trz[K]
Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]
wTrz[K]
SYMBOL 68 \f "Symbol"T

1
8
3,2
1620
3,2
0,8
25,6
2023
1750
2034
15

2
8
3,2
1570
3,2
0,8
25,6
1973
1700
1976
65

3
8
3,2
1610
3,2
0,8
25,6
2013
1740
2020
25

4
8
3,2
1630
3,2
0.8
25,6
2033
1760
2045
5

5
8
3,2
1660
3,2
0,8
25,6
2063
1790
2080
-25

6
8
3,2
1680
3,2
0,8
25,6
2093
1820
2104
-55

7
8
3,2
1660
3,2
0,8
25,6
2063
1790
2080
-25

8
8
3,2
1640
3,2
0,8
25,6
2043
1770
2057
-5

9
8
3,2
1640
3,2
0,8
25,6
2043
1770
2057
-5

10
8
3,2
1630
3,2
0,8
25,6
2033
1760
2045
5


Wyznaczanie œredniego b³êdu kwadratowego i obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury dla U=8[V],I=3.2[A]: OSAD Equation OSAD Equation.2 \s  \* mergeformatTs=2038[K]
Metoda obliczania temperatury rzeczywistej na podstawie wzoru:
OSAD Equation 

     B³êdy przyrz¹dów :         - woltomierz  SYMBOL 68 \f "Symbol"U =(1,5*10[V])/100=0,15[V]
                                          - amperomierz SYMBOL 68 \f "Symbol"I = (0,5*7,5[A])/100=0,038[A]          
                                          - pirometr    SYMBOL 68 \f "Symbol"T = 10 [C]
Moc  P=U*I   [W]
B³¹d wzglêdny pomiaru mocy obliczamy z wzoru:
OSAD Equation 
B³¹d bezwzglêdny obliczamy za pomoc¹ ró¿niczki zupe³nej 
     dP  =  IdU+UdI        (przyjmujemy  najmniej  korzystny   uk³ad 
    SYMBOL 68 \f "Symbol"P =SYMBOL 68 \f "Symbol"IU+SYMBOL 68 \f "Symbol"UI      sumowania)
                B³¹d œredni kwadratowy : OSAD Equation     
gdzie:   SYMBOL 100 \f "Symbol"T-œredni b³¹d kwadratowy
Obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury:OSAD Equation 
gdzie:E-sredni b³¹d pojedynczego pomiaru
       SYMBOL 100 \f "Symbol"T-œredni b³¹d pojedynczego  pomiaru
         T-œrednia temperatura pojedynczego pomiaru
      SYMBOL 68 \f "Symbol"Ti-b³¹d bezwzglêdny pozsczególnych pomiarów
    sr.T,Ti-œrednia oraz sk³adowa temperatury dla danego pomiaru
OSAD Equation 
Przyk³adowe  obliczenia:
Tcz=1620[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]   U=8[V]   I=3,2[A]   SYMBOL 68 \f "Symbol"I=0,038[A]  SYMBOL 68 \f "Symbol"U=0,15[V]  SYMBOL 68 \f "Symbol"P=SYMBOL 68 \f "Symbol"IU+SYMBOL 68 \f "Symbol"UI=0,8[W]        E=SYMBOL 68 \f "Symbol"P/P*100%=3,2%    Trz=1750[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]=2023[K]
OSAD Equation.2 \s  \* mergeformat

4.OCENA  B£ÊDÓW I WNIOSKI.

     B³êdy,  które  s¹  dosyæ  znaczne,  wynikaj¹  z   ma³ej   klasy dok³adnoœci mierników. Oprócz tego doœwiadczenie nie by³o wykonywane w warunkach idealnych tzn. odbicia œwiat³a dziennego  w  obiektywie mog³y spowodowaæ  b³êdne  odczyty.  Jednak  jak  mo¿emy  odczytaæ  z wykresu zale¿noœæ temp. od pobranej  mocy  jest  bardziej  stroma  w pocz¹tkowej fazie doœwiadczenia, z  czego  mo¿emy  wywnioskowaæ,  ¿e temp. wzrasta  szybko  przy  mniejszym  poborze  mocy.  Natomiast  w póŸniejszej fazie wzrost temp o nieznaczn¹ wartoœæ powoduje  znaczny wzrost pobranej mocy. Tak wiêc ¿arówkê powinno siê wykorzystywaæ  na poziomie "przegiêcia"  wykresu,  w  poziomie  optymalnego  œwiecenia ¿arówki.

‹‚.ŒÆA–Žcz
:áì	–*´
 €ƒ	ä	ÿÿÿ.1	 &MathType€ú-úáú–
...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin