|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7
ПОВЕРКА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение принципа действия и конструкции термоэлектрических термометров, а также научиться осуществлять их поверку.
2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРАХ
Применение термоэлектрических термометров для измерения температуры основано на зависимости термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС) термопары от температуры. Термо-ЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников при неравенстве температур в местах соединения этих проводников. Современная физика объясняет термоэлектрические явления следующим образом. С одной стороны, вследствие различия уровня Ферми у различных металлов при их соприкосновении возникает контактная разность потенциалов. С другой стороны, концентрация свободных электронов в металле зависит от температуры. При наличии разности температур в проводнике возникает диффузия электронов, приводящая к образованию электрического поля. Таким образом, термо-ЭДС слагается из суммы скачков потенциала в контактах (спаях) термопары и суммы изменений потенциалов, вызванных диффузией электронов, и зависит от рода проводников и температуры мест их соединения.
Суммарная термо-ЭДС определяется равенством:
(1)
Результирующая термо-ЭДС зависит для конкретных проводников А и В и от температур t и t0. Чтобы получить однозначную зависимость термо-ЭДС от измеряемой температуры t, необходимо температуру t0 поддерживать постоянной. Для измерения термо-ЭДС в цепь термоэлектрического термометра включают измерительный прибор.
Для измерения температуры термоэлектрическим термометром необходимо измерить термо-ЭДС, развиваемую термометром, и температуру свободных концов термометра t0. Если температура свободных концов термометра при измерении температуры равна 0 оС, то измеряемая температура определяется сразу из градуировочной характеристики, устанавливающей зависимость термо-ЭДС от температуры рабочего спая. Градуировочные характеристики термометров определены, как правило, при температуре свободных концов, равной 0 оС. Если температура свободных концов на практике отличается от 0 оС, но остается постоянной, то для определения температуры рабочего конца по градуировочной характеристике, необходимо знать не только термо-ЭДС, развиваемую термометром, но и температуру свободных концов t0. Чтобы ввести поправку на температуру свободных концов t0, необходимо к термо-ЭДС, развиваемой термоэлектрическим термометром , прибавить , взятую из таблиц:
(2)
В соответствии со стандартами применяют следующие термометры: хромель-копелевый (ХК), никельхром-никельалюминиевый (ХА), платинородий-платиновый (ПП), платинородий-платинородиевый (ПР 30/6), вольфрамрений-вольфрамрениевый (ВР 5/20) (в скобках указано обозначение градуировки термометра).
3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Для нагрева термоэлектрических термометров служит трубчатая электрическая печь (1) (рис.1), питаемая от сети через ЛАТР. Питание включают с помощью ключа УП. Печь расположена за панелью, ключ УП и ручка ЛАТРа находятся на лицевой стороне панели.
Рисунок 1 – Схема лабораторной установки. |
В печь вставлены 3 термоэлектрических термометра: никельхром-никельалюминевый (ХА) – поверяемый (2), платинородий-платиновый (ПП) – образцовый (6), хромель-копелевый (ХК) – для индикации (3).
Свободные концы всех термометров заведены в термостат (4), температуру в котором измеряют с помощью стеклянного термометра (5). Термо-ЭДС образцовой и поверяемой термопар измеряют с помощью переносного потенциометра ПП, подключаемого к соответствующим клеммам переключателя термометров. Термометр ТХК работает в комплекте с милливольтметром (7), шкала которого градуирована в милливольтах. Отметки шкалы милливольтметра используют в качестве точек, на которых производят поверку термометра типа ХА.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Подготовить черновую ведомость и протокол поверки.
2. С разрешения руководителя работ включить установку.
3. Рукоятку ЛАТРа поставить на деление 220 В.
4. Подключить потенциометр к схеме, соблюдая полярность, и подготовить его к работе.
5. Выключить печь при показании милливольтметра 55 мВ (рукоятку ЛАТРа перевести на нуль, ключ УП – в положение “выключено”).
6. При достижении стрелкой милливольтметра (при остывании печи) делений шкалы, указанных преподавателем, произвести измерение термо-ЭДС образцовой и поверяемой термопарами. Результаты измерений термо-ЭДС, а также температуру свободных концов записать во второй, третьей и четвертой колонках таблицы протокола.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ
1. Термо-ЭДС термоэлектрических термометров, приведенную к температуре свободных концов, равной 0 оС, получают по формуле (2). Результаты вычислений заносят в колонки 5 и 7 протокола.
2. Пользуясь градуировочными таблицами по значениям термо-ЭДС (колонка 5) находят температуру t образцового термометра. Результаты записывают в колонку 6 протокола.
3. Полученные значения температур (колонка 6), пользуясь градуировочной таблицей для поверяемого термометра, переводят в табличные значения термо-ЭДС поверяемого термометра. Результаты записывают в колонку 8 протокола.
4. Допустимые отклонения термо-ЭДС от табличных для термометра типа ХА в пределах измеряемых температур до 300 оС равны + 0,16 мВ, а свыше 300 оС определяются по формуле:
(3)
Рассчитанные значения записывают в колонку 10 таблицы протокола.
5. Отклонение градуировочной характеристики поверяемого термометра от стандартной (погрешность термопары) находят по уравнению:
(4)
где - значения термо-ЭДС, полученные при поверке и приведенные к температуре свободных концов, равной 0 оС;
-табличные значения термо-ЭДС при тех же температурах.
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать:
1. цель работы;
2. схему лабораторной установки;
3. описание методики поверки;
4. протокол поверки.
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Поясните принцип действия термопары.
2. Из каких элементов состоит термоэлектрический термометр?
3. Отчего зависит термо-ЭДС термопары?
4. С какой целью производится стабилизация температуры свободных концов термопары?
5. Назовите градуировки термометров.
6. С какой целью производится поверка термопар?
7. В чем заключается поверка термопар?
8. Что понимают под выражением “градуировка термопар”?
9. Как определяют допустимые отклонения термо-ЭДС термопары?
10. Как определяют погрешность термопар?
11. Расскажите порядок проведения лабораторной работы.
Приложение
ПРОТОКОЛ
поверки рабочей термопары градуировки ХА
поверка производилась по образцовым приборам:
образцовой термопаре градуировки ПП
образцовому потенциометру типа ПП-63
класса точности 0,05
№ отсчета | Температура свободных концов, оС | Показания термопар, мВ | Показания термопар, приведенные к температуре свободных концов 0 оС | Табличное значение термо-ЭДС поверяемой термопары, мВ | Погрешность,
мВ | Допустимое отклонение,
мВ | |||
Образцовой | поверяемой | образцовой | поверяемой мВ | ||||||
мВ | оС | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Поверку производил _________________
(подпись)
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 82 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Шаблоны парабол для разрезания | | | 3)Опросник состоит из двух шкал. Каждая шкала включает в себя 10 утверждений, каждое из которых, в свою очередь, оценивается по 6 балльной шкале: |