III. Экспериментальная часть.

3.1. Описание лабораторной установки и экспериментальные схемы измерения.

В состав лабораторной установки данной работы входят следующие компоненты:

• Специальная электрическая система LDDIDACTIC, которая включает в себя источник питания, регулятор напряжения, печь, электронный усилитель, вольтметр и сенсор управления CASSY.

• Термопара NiCr-Ni, диапазон измерения до +250°C.

• Термометр сопротивления Pt-100, диапазон измерения от –50 °C до +250 °C. Сопротивление терморезистора Pt-100 увеличивается с температурой (с положительным температурным коэффициентом сопротивления) и может быть рассчитано по двум формулам:

R₁(T) = R₀(1 + 3,908^.10^-3.T), (1.14)

R₂(T) = R₀(1 + 3,908^.10^-3.T – 5,802 ^. 10^-7.T²), (1.15)

где: R₀ = 100 Ом.

• Термометр сопротивления NTC, диапазон измерения от –40 °C до +130 °C. Сопротивление терморезистора NTC уменьшается с ростом температуры (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления), а именно согласно зависимости:

, (1.16)

где : В, R₀ – константы. В = 4120 К, R₀ = 7161 Ом.

• Блок-схема измерительного устройства для термопары NiCr-Ni при динамическом поведении показана на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Блок-схема измерительного устройства для динамической коррекции времени (для термопары NiCr-Ni).

Конечное стационарное значение выходного напряжения термопары U_T при температурном скачке ΔT определяется формулой 1.7.

• Схема измерительного устройства для термометра сопротивления Pt-100 показана на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Схема измерительного устройства для термометра сопротивления Pt-100.

При маленьком перепаде температур T выходное напряжение U_Pt может быть получено в зависимости от изменения термометра сопротивления ΔR(T):

(1.17)

• Схема измерительного устройства для терморезистора NTC показана на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Схема измерительного устройства для терморезистора NTC.

Выходное напряжение U_NTC может быть определено в зависимости от изменения сопротивления R_NTC:

(1.18)

3.2. Техника безопасности при выполнении работы.

• Соблюдение правил техники безопасности при работе с электро-оборудованием.

• В ходе измерения нельзя прикасаться к горячему торцу термопар.

3.3. Порядок выполнения лабораторной работы.

1. Задание № 1: Определить постоянную времени τ и коэффициент чувствительности kab термопары NiCr-Ni.

1.1. Собрать электрическую схему по рисунку 1.11.

1.2. Положить лед в колбу, высушенный датчик термопары NiCr-Ni нужно вставить в устье печи.

1.3. Установить коэффициент усиления «DC-bridgeamplifier» К = 1000, шкалу показания вольтметра 1.

1.4. Включить электрическую схему тумблером 1.

Рис. 1.11. Схема подключения к измерению для выполнения задания № 1.

1.4. Подать напряжение 8 В с помощью регулятора 2. Печь быстро нагревается, на счетчике 3 стрелка доходит примерно до T_M ≈ 180 °C.

1.5. Запустить программу CASSYLab.

1.6. На панели установки выбрать раздел «Общее». В пункте COM1 выбрать «Цифровой термометр (666209/666454)».

1.7. На панели установки в разделе CASSY нажать кнопку U_A1. В панели «Установки измерительного канала» в пункте «Пределы» выбрать напряжения от –10 B до 10 B.

1.8. В панели «Напряжение U_A1» дождаться, пока U_A1 достигнет 0 B, после этого нажать кнопку F9 или значок « ». На экране появится график зависимости напряжения U_A1 от времени t.

1.9. Дождаться, пока график не достигнет максимума (значение напряжения U_A1 достигнет постоянной величины), для этого время проведения эксперимента не должно быть меньше 30 минут.

1.10. Нажать правой кнопкой мыши. В панели нажать «Копировать график»  «Metafile».

1.11. Вставить картину в Microsoft Office Word.