Порядок выполнения работы

1. Путём внешнего осмотра убедиться в исправности установки и готовности её к работе. С разрешения преподавателя подать напряжение на установку. Убедиться, что переключатель П₂ стоит в положении “потенциометр”. Включить тумблёр В₃ и В₂ в положение “+”, тумблёр В₁ переключить в положение “К”. В соответствии с указаниями преподавателя включить наружный или внутренний источник питания потенциометра ПП-63, а также гальванометр. Вращая ручку реостата “рабочий ток”, произвести операцию стандартизации тока (установить стрелку гальванометра на “0”, нажимая кнопки “грубо”, затем “точно”). Перевести тумблёр В₁ в положение “И”.

2. Увеличивая напряжение ИРН от “0” до максимальной отметки шкалы автоматического потенциометра произвести замеры напряжения переносным потенциометром на всех оцифрованных отметках шкалы автоматического потенциометра в прямом и обратном направлении. При замерах прямого хода «подход» к оцифрованной отметке осуществляется слева, при замерах обратного хода – справа.

3. При измерении реохорды R_c и R_p вращаются до установки гальванометра на “0” при нажатой кнопке “грубо”, затем “точно”. Результаты замеров следует свести в таблицу, по форме приведенной ниже.

Показания поверяемого прибора		Показания образцового прибора		Погрешность поверяемого прибора				Вариация		Предел основной допустимой погрешности
		Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход		Обратный ход
				Абс. значение	Привед. значение	Абс. значение	Привед. значение
0С	мВ	мВ	мВ	мВ	%	мВ	%	мВ	%	%

Примечание. Все замеры производятся трёхкратно.

4. После окончания работы выключить питание установки выключателем 1, а питание стенда – штепсельной вилкой.

5. Тумблёры переносного потенциометра В₄-В₇ перевести в положение “Н”, а тумблёр В₃ – выключить. Реостаты ИРН вывести влево (против часовой стрелки) до упора.

6. Если шкала автоматического потенциометра отградуирована в градусах температуры, то необходимо, пользуясь справочными данными, перевести её в милливольты.

Обработка результатов измерений и выводы по работе

1. Абсолютная погрешность поверяемого прибора определяется

– для прямого хода ;

– для обратного хода ,

где U – стандартное значение, мВ;

U₁, U₂ – действительные значения соответственно для прямого и обратного хода (показания автоматического потенциометра), мВ.

2. Приведённая погрешность определяется как отношение абсолютной погрешности (переведённой в проценты) к диапазону показаний, например:

,

где – сопротивление, соответствующее конечной отметке шкалы, мВ;

– сопротивление, соответствующее начальной отметке шкалы, мВ.

3. Вариация определяется как разность , где U₁, U₂ – значения напряжения при прямом и обратном ходе для одной и той же отметки шкалы прибора.

4. Приведенная величина вариации определяется по формуле

.

5. Предел основной допустимой погрешности определяется по формуле

,

где k – класс точности (для автоматического потенциометра k = 1);

– конечное значение отметки шкалы, мВ;

– начальное значение отметки шкалы, мВ.

6. Анализ результатов измерений и выводы по работе.

Прибор годен, если значения максимальной погрешности и вариации, выраженные в % от диапазона шкалы прибора, меньше или равны пределу допускаемой погрешности.

Контрольные вопросы

1. В чем преимущества автоматического потенциометра перед ручным?

2. Опишите принцип работы автоматического потенциометра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Оценка микроклимата в помещении

Цель работы: провести оценку состояния микроклимата.

Перечень используемого оборудования и приборов: психрометры Августа и Ассмана, гигрометр, гигрограф, термометры и термографы, крыльчатый и чашечный анемометры.

Краткая теория

Метео (или климатические) условия определяются в основном тремя физическими факторами атмосферы: температурой t, влажностью W и скоростью движения воздуха .

Измерение температуры воздуха. Температура воздуха измеряется с помощью термометров различной конструкции и термографов. В зависимости от назначения и пределов измерения температур применяется жидкостные термометры, у которых в качестве рабочей жидкости используется спирт, толуол, ртуть. Принцип действия этих приборов основан на изменении объема рабочей жидкости при нагревании или охлаждении воздуха.

Для измерения самой низкой температуры воздуха за определенный промежуток времени используется минимальный спиртовой термометр. Рабочее положение для минимального термометра – горизонтальное. В резервуаре термометра, заполненного спиртом, находится штифт-указатель. Для приведения минимального термометра в рабочее положение необходимо приподнять его резервуаром кверху и выдержать в таком положении до тех пор, пока штифт не опустится до мениска спирта. При понижении температуру столбик спирта укорачивается, поверхностная пленка приходит в соприкосновение с головкой штифта, который увлекается в сторону уменьшения показаний. При повышении температуры воздуха спиртовой столбик удлиняется, а штифт остается на месте. Положение конца штифта, ближайшего к мениску спирта, указывает минимальную температуру, которую зафиксировал термометр за определенное время. По положению мениска определяется температура воздуха в настоящий момент.

Для измерения наивысшей температуры воздуха за определенный промежуток времени использует максимальный ртутный термометр. Для сохранения показания максимальной температуры капилляр около резервуара термометра сужен при помощи тонкого стеклянного штифта, впаянного в дно. При повышении температуры столбик ртути удлиняется. В случае понижения температуры ртуть а резервуаре будет снижаться. Т.к. сила трения в месте сужения будет больше, чем сила сцепления, заставлявшая столбик ртути опускаться в резервуар, произойдет разрыв столбика ртути. Максимальное показание термометра сохранится.

Для непрерывной регистрации температуры окружающего воздуха в течение определенного промежутка времени служат термографы типа М-16с (суточный) и М-16н (недельный). Чувствительным элементом в них является изогнутая биметаллическая пластина, связанная при помощи рычага со стрелкой прибора и пером, заполненным специальными чернилами. Деформации биметаллической пластины вызываемые изменения окружающей температуры, записываются на диаграммной бумаге, которая закрепляется на барабане, приводимом во вращение часовым механизмом. Время одного оборота барабана в термографе М-16с составляет 26 ч, в термографе М-16н - 176 ч.

Для измерения истинной температуры воздуха при наличии источников теплового излучения применяют парный термометр, состоящий из двух ртутных термометров. Поверхность резервуара с ртутью одного из термометров покрыта слоем серебра, а другого - почернена. Благодаря этому почерненный термометр поглощает падающие на него тепловые лучи, а посеребренный отражает их. При этом истинная температура воздуха вычисляется по формуле

,

где , – показания почерненного и посеребренного термометров соответственно;

k – константа парного термометра, которая определяется при изготовлении прибора и указывается в паспорте.

Психометрические термометры применяются как для измерения температуры, так и для определения влажности воздуха.

Измерении влажности воздуха. Влажность воздуха производственных помещений измеряется психрометрами Августа и Ассмана, гигрометрами и гигрографами.

Стационарный психрометр Августа состоит из двух одинаковых ртутных или спиртовых термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра обвязан тонкой тканью, концы которой помещены в сосуд с дистиллированной водой. Вода, испаряясь с поверхности влажного термометра, охлаждает его, поэтому показания влажного термометра всегда ниже показаний сухого. Относительная влажность воздуха определяется по разности показаний сухого и влажного термометров с помощью психрометрической таблицы или номограммы.

Аспирационный психрометр Ассмана состоит из двух ртутных термометров. У одного из них резервуар покрыт тканью, которую увлажняют с помощью пипетки. Сухой термометр показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от влажности воздуха: температура его тем меньше, чем ниже влажность, поскольку с уменьшением влаги в воздухе возрастает испарение воды с увлажненной ткани и поверхность ртутного резервуара охлаждается в большей мере, чтобы исключить влияние подвижности воздуха на показания влажного термометра, прибор снабжен вентилятором с часовым механизмом. Он создает постоянную скорость в трубках, в которых находятся термометры. Трубки играют защитную роль, предохраняя от механических повреждений и отражая излучения, которые могут исказить показания прибора. Перед измерением в пипетку набирают воду и увлажняют тканевую оболочку влажного термометра, заводят часовой механизм и устанавливают вертикально в точке измерения. Через 3-5 мин снимают показания термометров и вычисляют относительную влажность по психрометрическим таблицам или номограмме.

Прямое определение относительной влажности воздуха выполняется с помощью гигрометров – волосяного и пленочного. Датчиком влажности у волосяного гигрометра служит обезжиренный человеческий волос, длина которог изменяется пропорционально влажности.

Чувствительным элементом пленочного гигрометра является обезжиренная пленка, площадь которой с увеличением относительной влажности возрастает. Отсчет относительной влажности у гигрометров производится по шкале приборов, проградуированной в процентах.

При необходимости непрерывного определения и записи влажности воздуха используют гигрографы. В гигрографах типа М-21с (суточный) и М-21н (недельный) чувствительным элементом является пучок специально обработанных (обезжиренных) волос, закрепленных в специальные втулки. Изменение длины пучка волос под влиянием изменения относительной влажности воздуха приводит через систему рычагов к перемещению стрелки с пером, которое вычерчивает на ленте, закрепленной на барабане, линию. Барабан вращается от часового механизма.

Измерение скорости движения воздуха. Для измерения скоростей движения воздуха использует крыльчетый и чашечный анемометры, а также кататермометры, термоанемометры.

Крыльчатый анемометр предназначен для измерения скорости движения однонаправленных воздушных потоков в пределах от 0,3 до 5 м/с. Приемная часть крыльчатого анемометра, воспринимающая движение воздуха, выполнена в виде легкой крыльчатки из алюминиевой фольги, которая насажена на струнную ось. Под напором движущегося воздуха крыльчатка вращается, и это вращение посредством кинематической передачи передается на стрелки счетчика оборотов. Счетчик имеет три шкалы: двум малым шкалам снимают показания тысяч и сотен единиц, а по большой – десятки и единицы. Для включения и выключения счетчика числа оборотов прибор снабжен арретиром. Порог чувствительности крыльчатого анемометра – 0,2 м/с. Каждый анемометр снабжен паспортом с тарировочными графиками для перевода числа оборотов, снимаемых с циферблатов шкал, в единицы скорости движения воздухе в м/с. По оси ординат тарировочного графика отложены числа оборотов в секунду, в по оси абсцисс – скорость движения в м/с. К анемометру прилагаются два графика: один используется при замерах скорости до 1 м/с, а второй – от 1 до 5 м/с. Принцип измерения скорости движения воздуха с помощью анемометра состоит в следующем: расположить анемометр перпендикулярно движущемуся воздушному потоку так, чтобы ось колеса совпадала с направлением потока, не включая счетчика, снять первоначальный отсчет, затем, выждав когда крыльчатка раскрутится, включить одновременно счетчик числа оборотов анемометра и секундомер. Через 100 с выключить одновременно счетчик и секундомер и определить число оборотов за одну секунду. По прилагаемым к паспорту графикам определяют скорость движения воздуха в м/с. Для повышения точности результатов необходимо выполнить три-пять замеров.

Чашечный анемометр служит для измерения больших скоростей движения воздуха (до 20м/с), в условиях часто меняющихся направлений, или турбулентных движений воздуха, т.к. его показания не зависят от направления воздушного потока. Порог чувствительности чашечного анемометра 0,8 м/с.

Прибор имеет три циферблата, с которых снимают показания единиц, десятков, сотен и тысяч оборотов оси.

Принцип измерения скорости движения воздуха чашечным анемометром аналогичен его измерению крыльчатым анемометром. Перевод числа оборотов, снимаемых со шкал циферблата, осуществляется с помощью тарировочного графика.

Для измерения малых скоростей движения воздуха (до 0,5 м/с) можно использовать кататермометры, микроанемометры, электротермоанемометры.

Кататермометры применяются для измерения малых скоростей движения воздуха при температуре воздуха и окружающих поверхностей не ваше 29°С и при отсутствии вблизи места исследования интенсивных тепловых излучений, вносящих большие погрешности в измерение.

Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром для спирта внизу, который переходит в капилляр с расширением в его верхней части. Шкала кататермометра градуирована при цилиндрическом резервуаре от Т₁ > 38°С до Т₂ = 35°С, при паровом – от T₁ = 40°С до Т₂ = 35°С. В обоих случаях средняя точка шкалы составляет Т_ср = 36,5°С. Принцип действия кататермометра основан на зависимости скорости охлаждения предварительно нагретого спиртового резервуара от метеоусловий среды, и, в частности, от скорости движения воздуха. Для измерения скорости движения воздуха кататермометр нагревают над парами кипящей воды, не касаясь ее. Нагревание необходимо проводить не очень быстро, не допуская разрыва столбика спирта в капиллярной трубке кататермометра. Нагревание заканчивают при заполнении спиртом половины объема верхнего расширения капилляра. Затем кататермометр тщательно вытирают насухо и подвешивают в месте исследования так, чтобы он не качался, а воздух свободно обтекал его поверхность. Прибор охлаждается окружающим воздухом. При достижении столбиком спирта отметки шкалы T₁, включают секундомер и замечают время охлаждения до температуры Т₂.

Для измерения малых скоростей движения воздуха и одновременно его температура используют также термоанемометры. Принцип измерения основан на изменении сопротивления в датчике прибора, которое происходит при изменении температуры и скорости движения воздуха.