Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Fizika_l_r_Chast_1

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
1.86 Mб
Скачать

Психрометр Ассмана состоит из двух одинаковых термометров, резервуары которых в целях защиты от излучения окружающих тел помещены внутри открытых металлических двухстенных трубочек.

Резервуар одного из термометров обмотан батистом, который смачивается водой. Вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекает резервуары термометров, проходит по воздухопроводным трубкам и выбрасывается наружу. Сухой термометр будет показывать температуру воздуха t1, а влажный – температуру t2. Вследствие испарения воды с поверхности батиста температура t2 будет меньше t1 и разница между ними тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха.

Абсолютную влажность f рассчитывают по формуле:

f P A H

0

(t t

)

,

(4)

1 0

1 2

 

где Р1 – давление насыщенных паров при температуре t2 испаряющейся жидкости; и определяется по таблице 4; А0 – постоянная психрометра и А0 = 0,0013 г/град; Н0 – атмосферное давление, выраженное в миллиметрах ртутного столба; t1 – температура сухого термометра.

4. Определение влажности воздуха с помощью психрометра Августа

Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из них обтянут кусочком батиста, свободный конец которого опущен в резервуар с дистиллированной водой.

Вследствие испарения воды показания влажного термометра будут ниже, чем сухого. Зная разность показаний сухого и влажного термометров и показания сухого термометра по психрометрической таблице 3, определяют относительную влажность окружающего воздуха, а по формулам (1) и (2) находят абсолютную влажность f и дефицит влажности D.

71

Порядок выполнения работы

У п р а ж н е н и е 1 . Определение влажности с помощью психрометра Ассмана

1.Смочить батист на резервуаре психрометра Ассмана водой с помощью пипетки.

2.Завести по часовой стрелке вентилятор почти до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать пружину.

3.Через каждые 4 мин после пуска вентилятора снять показания сухого и влажного термометров.

4.Вычислить абсолютную влажность f по формуле:

f P A H

0

(t t

)

.

1 0

1 2

 

Для этого необходимо:

а) найти атмосферное давление Н0 в мм. рт. ст. по барометру; б) найти Р1 в мм.рт.ст. по таблице 4 по показаниям влажного

термометра; в) подставить постоянную психрометра А0 = 0,0013 1/град.

5.Определить максимальную влажность F по таблице 4 по показаниям сухого термометра.

6.Вычислить относительную влажность Е по формуле:

E Ff 100% .

7. Определить дефицит влажности D по формуле:

D F f .

8. Полученные данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

tc = t1

tвл= t2

Р1

f,

F,

H0

Е

D

(0С)

(0С)

(мм.рт.ст.)

(мм.рт.ст.)

(мм.рт.ст.)

(мм.рт.ст.)

(%)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Ср.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

 

 

 

 

У п р а ж н е н и е 2 . Определение влажности с помощью психрометра Августа

1.Смочить водой батист психрометра Августа.

2.Через 10 мин записать показания сухого и влажного термометров.

3.По психрометрической таблице 3 найти относительную влажность Е.

4.Найти абсолютную влажность f по формуле:

f E F .

100%

5.Определить максимальную влажность F по таблице 4 по показаниям сухого термометра.

6.Определить дефицит влажности D по формуле: D F f .

7.Полученные данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты измерений

tс

tвл

Е

F

f

D

(0С)

(0С)

(%)

(мм.рт.ст.)

(мм.рт.ст.)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

Таблица 3

П с и х р о м е т р и ч е с к а я т а б л и ц а

Показа-

 

(Разность показаний сухого и влажного термометра 0С)

ния сухо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

термо-

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

метра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в 0С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

100

81

63

45

28

11

 

 

 

 

 

 

1

100

83

65

48

32

16

 

 

 

 

 

 

2

100

84

68

51

35

20

 

 

 

 

 

 

3

100

84

69

54

39

24

10

 

 

 

 

 

4

100

85

70

56

42

28

14

 

 

 

 

 

5

100

86

72

58

45

32

19

6

 

 

 

 

6

100

86

73

60

47

35

23

10

 

 

 

 

7

100

87

74

61

49

37

26

14

 

 

 

 

8

100

87

75

63

51

40

29

18

7

 

 

 

9

100

88

76

64

53

42

31

21

11

 

 

 

10

100

88

76

65

54

44

34

24

14

5

 

 

11

100

88

77

66

54

45

36

26

17

8

 

 

12

100

89

78

68

57

48

38

29

20

11

 

 

13

100

89

79

69

59

49

40

31

23

14

6

 

14

100

89

79

70

60

51

42

34

25

17

9

 

15

100

90

80

71

61

52

44

36

27

20

12

 

16

100

90

81

71

62

54

46

37

30

22

15

 

17

100

90

81

72

64

55

47

39

32

24

17

10

18

100

91

82

73

65

56

49

41

34

27

20

13

19

100

91

82

74

65

58

50

43

35

29

22

15

20

100

91

83

74

66

59

51

44

37

30

24

18

21

100

91

83

75

67

60

52

46

39

32

26

20

22

100

92

83

76

68

61

54

47

40

34

28

22

23

100

92

84

76

69

61

55

48

42

36

30

24

24

100

92

84

77

69

62

56

49

43

37

31

26

25

100

92

84

77

70

63

57

50

44

38

33

27

26

100

92

85

78

71

64

58

51

46

40

34

29

27

100

92

85

78

71

65

59

52

47

41

36

30

28

100

93

85

78

72

65

59

53

48

42

37

32

29

100

93

86

79

72

66

60

54

49

43

39

33

30

100

93

86

79

73

67

61

55

50

44

39

34

74

Таблица 4

Давление и плотность насыщенного пара в интервале температур от – 5º до 30º

Температура

Упругость насыщенного па-

Масса в г/м2

 

ра в мм. рт.ст.

 

 

 

 

-5

3,01

3

-4

3,28

3,51

 

 

 

-3

3,57

3,81

-2

3,88

4,13

-1

4,22

4,47

0

4,58

4,84

1

4,9

5,2

 

 

 

2

5,3

5,6

 

 

 

3

5,7

6,0

4

6,1

6,4

5

6,6

6,8

6

7,0

7,3

7

7,5

7,8

8

8,0

8,3

9

8,6

8,8

10

9,209

9,4

11

9,844

10,0

12

10,518

10,7

13

11,231

11,4

14

11,987

12,1

15

12,78

12,8

16

13,634

13,6

17

14,580

14,5

18

15,477

15,4

 

 

 

19

16,477

16,3

20

17,585

17,3

21

18,650

18,3

22

19,827

19,5

23

21,068

20,6

 

 

 

24

22,377

21,8

25

23,756

23,0

26

25,209

24,4

27

26,739

25,8

28

28,319

27,2

29

30,043

28,7

30

31,524

30,3

75

Контрольные вопросы

1.Определения абсолютной, максимальной и относительной влажности.

2.Определение точки росы, дефицита влажности.

3.Методы определения абсолютной, максимальной и относительной влажности.

4.Устройство и принцип работы волосного гигрометра.

5.Устройство и принцип работы гигрометра Ламбрехта.

6.Устройство и принцип работы психрометра Августа.

7.Устройство и принцип работы психрометра Ассмана.

76

Лабораторная работа №8

Электрические методы измерения неэлектрических величин

Основные понятия и определения: определение датчика, схе-

ма включения датчика, датчики температуры и их использование в медицине (проволочные и полупроводниковые термисторы, термопары), основные характеристики датчиков и требования, предъявляемые к ним при использовании их в медикобиологических исследованиях.

Цель работы: научиться собирать схему моста Уитстона, рассчитывать неизвестное сопротивление, уметь пользоваться электроприборами.

Краткая теория

Электронная техника расширила исследовательские возможности в области не только электрических явлений, происходящих в живом организме, но и неэлектрических процессах, связанных с жизнедеятельностью организма.

Для преобразования неэлектрических (механических) величин, возникающих в живом организме, в электрический сигнал используются датчики, которые или преобразуют неэлектрическую величину (давление, пульс, тоны и шумы, возникающие в сердце при его сокращении и т.д.) в электрический сигнал или под влиянием неэлектрических величин меняют свои параметры.

1

 

2

 

3

 

 

4

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Рисунок 1. Принципиальная схема измерения неэлектрических величин

1 – датчик

2 – усилитель

3 – передатчик

4 – приемник

5 – регистратор

6 – канал связи

77

Датчики делятся на параметрические и генераторные. Параметрические датчики – устройства, у которых под дей-

ствием механической величины меняется параметр датчика (сопротивление, емкость, индуктивность и т.д.).

Генераторные датчики – датчики, у которых под действием механической величины генерируется разность потенциалов.

Параметрические датчики

1. Проволочные тензометры – устройства, предназначенные для измерения механических деформаций и напряжений, возникающих в биологических объектах во время их жизнедеятельности. Это может быть изменение параметров грудной клетки при вдохе и выдохе, частоты дыхания, изменения давления и т.д. В

этих датчиках изменяется сопротивление проводника R Sl

под влиянием механической величины.

2. Емкостные преобразователи – датчики, в действии кото-

рых используется зависимость емкости конденсатора от расстояния между обкладками, площади обкладок и диэлектрической

проницаемости среды между ними C 0 dS .

В медицине емкостной датчик можно использовать для измерения кровенаполнения сосудов пальца – емкостной плетизмограф.

3. Индуктивные преобразователи – датчики, у которых под влиянием исследуемой величины изменяется индуктивное сопротивление XL катушки преобразователя в зависимости от положе-

ния сердечника в катушке.

X L L ,

где L – индуктивность катушки, ω – круговая частота.

Индуктивность катушки определяется уравнением:

L 0 nl2 S , n – число витков катушки,

l – длина соленоида,

S – площадь поперечного сечения соленоида,

78

μ – магнитная проницаемость, μ0 – магнитная постоянная.

При изменении положения сердечника в катушке меняется XL и, соответственно, изменяется сила тока в цепи.

I

U

 

U

 

 

 

.

X L

0

n

2

 

 

 

S

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

Генераторные датчики

1. Пьезодатчик – работает на принципе пьезоэффекта, заключающегося в том, что при растяжении или сжатии пластинок, изготовленных из определенных материалов (пьезокристаллов), на их гранях появляется разность потенциалов, величина которой пропорциональна действующей силе.

U q d F ,

C C

d – коэффициент пропорциональности между величиной заряда q и приложенной силы F.

C – емкость конденсатора.

2. Термодатчики – устройства, преобразующие изменение тепловой энергии в электрический сигнал. К ним относятся термопары, для которых разность потенциалов, возникающая на концах спаев пропорциональна разности температур:

k(T2 T1 ), где k – постоянная термопары.

3.Индукционные датчики – преобразователи, в которых механические перемещения постоянного магнита, расположенного между двумя неподвижными катушками (или, наоборот, перемещение катушек по отношению к магниту) вызывает в них индукционный ток, колебания которого отражают характер колебания магнита под действием механической величины.

I i k dФ ,

R R dt

- скорость изменения магнитного потока, dt

79

k – коэффициент пропорциональности.

Характеристики датчиков

1) функциональная зависимость выходной величины «у» от входной «х», т.е. у=f(х);

2) чувствительность датчика S y (отношение изменения сиг-

x

нала y на выходе преобразователя к вызываемому его изменению измеряемой величины x );

3)диапазон (х1 и х2) входных величин, измерение которых производится без заметных искажений.

4)время реакции – минимальное время, в течение которого происходит установка выходной величины на уровень, соответствующий уровню входной величины.

5)частотная характеристика у=f(ν) при постоянном уровне входной величины x=const.

Вданной работе рассматривается термоэлектрический датчик (полупроводник), у которого сопротивление зависит от температуры, т.е. R=f(t).

Измерение сопротивления полупроводника производят методом моста Уинстона, принципиальная схема которого приведена на рис.1

Условие равновесия моста Уитстона

Мост находится в равновесии, если IВД = 0 (рис. 2), тогда по

закону Ома:

 

 

 

 

 

 

 

 

U ВД

В Д

 

 

 

В

 

I

ВД

0

 

 

 

R1

 

RВД

RВД

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

Г

 

т.е. В = Д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно:

 

 

 

Д

С

– = (т.к. = ) А

 

 

 

А

В

А – Д

В

Д

 

l2

l3

и В С = Д С

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Или можно записать, что

 

 

Рисунок 2.

 

 

 

 

 

 

Схема включения измерительного

 

 

 

 

 

80

моста Уитстона

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете Медицинская физика