50746

Виготовлення та градуювання штучних термопар

Лабораторная работа

Физика

Обладнання: термоелектроди для штучної термопари; джерело постійного струму; тигель з графітом; тигель з піском з електропідігріванням; вольтметр; термометр з робочим діапазоном температур що вимірюється 0 – 300 ˚С штатив; демонстраційні термопари різного типу та вимірювальні прилади для термопар. Для вимірювання вищих температур застосовують термопари які виготовляють з’єднанням між собою кінців різнорідних провідників. Для вимірювання температур до 1100 ˚С використовують термопари з неблагородних металів мідькопель залізокопель...

Украинкский

2014-01-29

167 KB

9 чел.

                                                             Лабораторна робота №4

Виготовлення та градуювання штучних термопар

Мета роботи: ознайомитися з термопарами як засобом вимірювання температур в технічних об'єктах, їх видами, характеристиками, методикою вимірювань; навчитися виготовляти і градуювати термопари.

Обладнання: термоелектроди для штучної термопари; джерело постійного струму; тигель з графітом; тигель з піском (з електропідігріванням); вольтметр; термометр з робочим діапазоном температур, що вимірюється 0 300 ˚С штатив; демонстраційні термопари різного типу та вимірювальні прилади для термопар.

Загальні положення

Для вимірювання температури залежно від границь фізичної величини та умов використовуються різні технічні засоби.

Найпоширеніші з них термометри, які використовуються, як в побуті, так і багатьох напрямках виробничої та наукової діяльності людини. Вони поділяються на рідинні (ртутні, спиртові, водяні…), які працюють у діапазонах температур -80…+250 ˚С, металеві та напівпровідникові (електричні термометри опору) -200…+650 ˚С.

Для вимірювання вищих температур застосовують термопари, які виготовляють зєднанням між собою кінців різнорідних провідників. При цьому провідники називають термоелектронами, а місця зєднання спаями. Якщо кінці такого елемента помістити в середовище з різною температурою, то в колі виникне ЕРС, яку називають термоЕРС. Вона є різницею функцій температур місць зєднання провідників:

Е = f(t1)  f(t2)

Якщо один спай умістити в середовище з вимірюваною температурою, а температуру другого підтримувати стлою, то

Е = f(t1) = f(tвим)

Спай, вміщений в середовище з вимірюваною температурою, називається робочим. Для вимірювання температур до 1100 ˚С використовують термопари з неблагородних металів (мідь-копель, залізо-копель, хромель-копель, хромель-алюмель); для температур діапазону 1100…1600 ˚С термопари з благородних металів (платинородій-платина); Температури вище 1600 ˚С вимірюють термопарою вольфрам-молібден.

Загалом, для виготовленя термопари може бути використана будь-яка пара різних металів, проте доцільно використовувати тільки так звані термоелектродні сплави, що задовольняють таким вимогам:

  1.  ТермоЕРС сплаву повинна бути достатньо великою, щоб її можна було виміряти з необхідною точністю, вона повинна бути неперервною та однозначною (бажано лінійною) функцією температури.
  2.  Температура плавлення або розмякання сплаву повинна бути вище, ніж температура, яку вимірює термопара.
  3.  Термоелектродні сплави, особливо для довго працюючих термопар, повинні бути корозійностійкими.
  4.  Сплави для термопар під час експлуатації та градуювання повинні зберігати свої характеристики незмінними. Термопари, що мають однакові розміри, повинні забезпечувати відтворюваність характеристик при серійному виготовленні і експлуатації в однакових умовах.
  5.  Матеріали, з яких виготовляються термопари, повинні бути достатньо міцними та пластичними.

По конструкційним особливостям та взаємозвязку термопари з середовищем, в якому вимірюється температура термопари поділяються на штучні, напівштучні та природні.

Штучна термопара є окремим від температурного середовища виробом, конструкція якого описана вище і не залежить від умов вимірювання температури (рис. 4.1), особливостей конструкції в якій вимірюється температура.

Рис. 4.1. Вимірювання температури різання методом штучної термопари

Один з елементів напівштучної термопари є складовою (деталлю) конструкції, в якій вимірюється температура. Відповідно така термопара дозволяє вимірювати шукану температуру, а не температуру чутливого елемента термопари (рис. 4.2).

Рис.4.2. Вимірювання температури різання методом напівштучної термопари

В природній термопарі роль обох термоелектронів виконують елементи конструкції, у якій вимірюється температура (рис. 4.3).     

                а)                                                                                          б)

                   Рис. 4.3. Схеми до процесу градуювання термопари

Покази реєструючих приладів занести до таблиці 4.2.

Таблиця 4.2.

t,˚C

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

U, в

8,2

8,7

9,4

10,2

11,1

12,1

12,9

13,6

14,4

15,2

Обробка результатів експерименту

У статистиці розроблено багато різних методів обробки результатів експерименту. Якщо розлядати найпростіший випадок вхідних даних один фактор, лінійна модель, тоді функція відгуку (формула шуканої лінійної залежності, побудованої за експериментальними даними) матиме вигляд:

y = b0 + b1x1, або для випадку , що розглядається:

U = b0 + b1t1.                                                (1)

Метою розрахунку є визначення невідомих коефіцієнтів b0 і  b1.  Якби усі експериментальні точки лежали точно на прямій лінії, тоді для кожної з них виконувалася рівність:

Ui - b0 - b1t1i = 0,     де і = 1, 2,…, N  номер досліду.

На практиці ця рівність не виконується і набуває вигляду:

Ui - b0 - b1t1i = δі,                                              (2)

де δі  різниця (невязка) між експериментальними та розрахованими за рівнянням регресії значеннями U в і-й експериментальній точці.

У загальному випадку, невязка виникає, якщо присутні помилки експерименту або непридатна модель. Якщо вважати модель придатною і розбіжності залежать тільки від помилки досліду, необхідно отримати такі коефіцієнти регресії, при яких невязки мінімальні. Цю вимогу можна записати по різному і відповідно виникають різні методи обробки експериментальних даних.

Метод середніх

Визначення коефіцієнтів регресії базується на тому, що алгебраїчна сума всіх невязок дорівнює 0:

С = Σδі = 0

Скориставшись формулою (2), отримаємо рівняння для визначення коефіцієнтів регресії:

Σ (Ui - b0 - b1t1i) = 0                                     (3)

Але невідомих коефіцієнтів 2, а рівняння 1. Тому для вирішення задачі рівняння (3) розбивають, утворюючи систему рівнянь (4), визначають коефіцієнти рівняння регресії (1) і будують його графік.

                             (4)

Скоротивши рівняння отримаємо:

Віднімемо від ІІ рівняння перше, отримаємо:

Знайдемо відхилення для кожного u :

Можемо визначити коефіцієнти регресії за формулою :

Метод найменших квадратів

Визначення коефіцієнтів регресії базується на тому, що сума квадратів всіх невязок мінімальна:

С = Σδ2 і = min

Скориставшись формулою (2), отримаємо рівняння для визначення коефіцієнтів регресії:

Σ (Ui - b0 - b1t1i)2 = min                                     (5)

Мінімум функції, якщо він існує досягається при одночасній рівності 0 часткових похідних по всім невідомим, тобто:

Кінцево формули для визначення коефіцієнтів регресії матимуть вигляд:

,     (6)

де y  функція (U), а х  аргумент (t)

Підставимо значення в формулу (6) :

Знайдемо значення u :

Визначимо похибки методу за формулою  :

 Висновок :


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25559. Психология в эпоху Возрождения: основные тенденции в развитии философо-психологических взглядов 27.5 KB
  Поскольку человек есть часть природы то и душа его есть лишь проявление природы. Стремления и удовольствия – требования природы человек должен их удовлетворять. Помпонацци 1462–1524 О бессмертии души Бог в делах природы участия не принимает. Человек есть результат развития природы причем у него как и у всего живого появляется психическое душевное названное термином дух захваченное из окружающей среды наиболее совершенное материальное вещество.
25560. Общие черты в развитии психологии Нового времени 26 KB
  : Рост производства Переход к капитализму Мануфактуры Тенденции характерные для философов: Отделение науки от религии: отказ от веры светский характер науки для того чтобы ускорить прогресс Источник познания: Сенсуализм родоначальник – Ф.Бэкон Источник познания – чувственный опыт. Источник познания – мышление разум. Способы научного познания: Индуктивный: от частногоопыта к общему правилу Дедуктивный: от общего теории к частному частным ситуациям Что первично: психика или телесный мир Сенсуализм: сначала...
25561. Ф. Бэкон и оформление эмпирического принципа в философии и психологии 41.5 KB
  Бэкон и оформление эмпирического принципа в философии и психологии Ф. Бэкон 1561 1626 английский философ историк политический деятель основоположник эмпиризма. Бэкон – родоначальник английского материализма и эмпирического направления в философии и психологии. Человек: Чувственная часть души проявляется в теле – занимается наука Разум божественный – занимается теология Суть основной философской идеи Френсиса Бэкона – эмпиризма – в том что в основе познания лежит исключительно опыт.
25562. Р. Декарт о «страстях души» 34 KB
  Декарт о страстях души Рене Декарт 15961650 лат. В трактате Страсти души 1649 представлена вся система философскопсихологических взглядов Декарта Картезианский дуализм: существует 2 субстанции: Протяженная телесная физика – материализм в учении Мыслящая духовная – метафизика – светский идеализм в учении осн. Страсти – тип или уровень деятельности который является продуктом взаимодействия тела и души. Состояния души кот.
25563. Детерминистическое учение Б. Спинозы о психике 31.5 KB
  Учение о единой субстанции ее атрибутах и модусах Стремился объяснить природу из самой себя. Ее сущность раскрывается в атрибутах Атрибуты – такие существенные и всеобщие аспекты субстанции которые ей не тождественны и по отношению к которой они вторичные и производные. конкретные фундаментальные свойства субстанции Человеку доступны только 2 атрибута: мышления и протяжения Кстати Декарт Модусы – частные состояния и видоизменения субстанции все многообразие мира различные явления и события По отношению к атрибуту протяжения каждый...
25564. Г. Лейбниц и его монадология 29 KB
  Монады – истинные атомы природы душеподобные единицы. Они просты неделимы вечны автономны не влияют друг на друга Свойства монад: Активность стремление Изначально заданное содержание врожденные представления Жизнь монады – стремление и переход от смутных представлений Перцепций к более ясным представлениям апперцепции Иерархия монад: Земные: Чистые монады есть активность нет представлений – неживая вечно движущаяся материя Монадыдуши смутные представления низкая степень стремления к ясности – растения животные...
25565. Т. Гоббс и его представления о природе психического 33.5 KB
  Состояния Чувственные эффекты внутренних противодвижений – призраки или образы: Противодвижения в мозге – возникновение образов вещей и представлений Противодвижения в сердце – вызывают усиление торможение и следовательно удовлетворение неудовлетворение Исходная форма психического – чувственный опыт Крайняя форма сенсуализма: в основе всего лежат ощущения и все психические состояния – производные от них и все проходит через ощущение. Мышление – целенаправленное оперирование образами представлений. Операции: Сложение – соединение...
25566. Психологическая система взглядов Дж. Локка 33.5 KB
  от рождения идеи бога души добра и зла не даны. Сны по Локку это идеи бодрствующего человека соединенные между собой причудливым образом. Сами же идеи не возникают пока органы чувств не снабдят нас ими. Идеи – содержание опыта ощущения образы восприятия представления памяти общие понятия аффективноволевые состояния Первоначально душа – чистый лист на который при жизни внешний мир наносит воздействия.
25567. Учение И. Канта об априорных формах сознания 32 KB
  Группы связей в априорных формах мышления: Категории рассудка: Категории количества: единство множество цельность Категории качества: реальность отрицание ограничение Категории отношения: субстанция и принадлежность причина и следствие взаимодействие Категории модальности: возможность и невозможность существование и несуществование предопределенность и случайность Идеи чистого разума: Идея абсолютного субъекта предмет рациональной психологии Идея мира предмет рациональной космологии Идея бога предмет рациональной...