1.5 Содержание отчета

• Привести краткое описание схем и принципов работы сужающего устройства и ротаметра.

• Привести протокол опытных данных и результаты их обработки.

• Для сужающего устройства привести таблицу градуировки и график зависимости коэффициента расхода от числа Рейнольдса. Оценить погрешность измерения коэффициента расхода.

• Для ротаметра привести таблицу градуировки. Оценить погрешность в сравнении с заводской градуировкой. Определить соответствие прибора своему классу точности по основной и дополнительной погрешности измерений.

• Для ротаметра на основе таблицы градуировки построить график зависимости расхода от значений отметок условной шкалы. Оценить погрешность при аппроксимации графика линейной зависимостью.

1.6 Контрольные вопросы

• Каков принцип измерения расхода жидкости с помощью сужающего устройства?

• Что такое стандартное сужающее устройство?

• Каков принцип работы ротаметра?

• В чем заключается весовой способ измерения расхода жидкости?

_______________________________

Лабораторная работа № 2

Измерение температуры с помощью терморезистора и градуировка термопары

2.1 Цель работы

Изучение способов измерения температуры. Градуировка термопары с помощью платинового термометра сопротивления. Поверка цифрового и ртутного термометров.

2.2 Введение

Из курса физики известно, что электрическое сопротивление проводника R однозначно зависит от температуры T

, (2.1)

где R₀ - сопротивление проводника при температуре T₀, выбранной за начало отсчета, температурный коэффициент электрического сопротивления.

Метод измерения температуры T вещества с помощью терморезистора состоит в том, что приводят термодатчик в состояние теплового равновесия с веществом, по результатам прямых измерений находят сопротивление резистора R и вычисляют температуру вещества по градуировочному уравнению T(R).

Из курса физики известно, что термоэлектрическая сила E или термо-ЭДС, которая возникает в замкнутой электрической цепи, состоящей из двух разнородных проводников А и В, зависит от разности температур между спаями T = T - T₀, где T – температура горячего спая, T₀ – температура холодного спая.

Термо-ЭДС E, возникающая в термопаре, используется как измеряемый или первичный параметр для определения температуры вещества Т, при этом горячий спай термопары размещается в исследуемом веществе, а холодные спаи – в сосуде Дьюара с тающим льдом.

Между термо-ЭДС Е и разностью температур T имеется зависимость

, (2.2)

где S_AB  коэффициент Зеебека.

Параметр Е (2.2) имеет еще одно название - эффект Зеебека. При граничном условии T₀ = 273,15 K термо-ЭДС является однозначной функцией температуры .

Метод измерения температуры - T вещества с помощью термопары состоит в том, что приводят горячий спай термопары в состояние теплового равновесия с веществом, помещают холодные спаи в тающий лед, измеряют термо-ЭДС Е и вычисляют температуру T вещества по градуировочному уравнению T(E).

Для этих целей можно использовать уравнение (2.2), если известно значение S_AB и выполняется условие T₀ = 273,15 K. На практике используется расчетное уравнение T(E) или градуировочная зависимость в форме полинома

, (2.3)

Входящие в него коэффициенты (b₀,b₁,b₂...) находятся с помощью статистической обработки результатов градуировочных опытов или градуировки.

В метрологии применяется зависимость E(T), называемая функцией преобразования. Она выбирается в виде полинома

, (2.4)

где a₀, a₁, a₂,...  коэффициенты, определяемые с помощью статистической обработки результатов градуировки.

В лабораторной работе необходимо осуществить градуировку термопары.

Для определения температуры в этих экспериментах в качестве эталона используется образцовый платиновый термометр сопротивления ПТС-10.

Во время градуировки термопары приводят в состояние теплового равновесия термометр сопротивления и термопару. Эти термодатчики находятся в термостате при одинаковой температуре. В заданном стационарном режиме измеряют термо-ЭДС E термопары.

Электрическое сопротивление термометра находят с помощью измерений напряжения U_т на резисторе и напряжения U_к на образцовой катушке, сопротивление R_к которой известно. Величину сопротивления термометра находят по соотношению

, (2.5)

Градуировка термопары предусматривает серию измерений (Е_i,U_тi,U_кi) в нескольких стационарных i - режимах. По указанным первичным данным вычисляют значения температуры термометра (Т_i) и находят расчетное уравнение T(E), или градуировочную зависимость термопары.

Путем аппроксимации опытных данных Е_i,Т_i находят функцию преобразования E(T) для термопары.

В процессе поверки цифрового и ртутного термометров вычисляют поправки _цифр для цифрового термометра по формуле

, (2.6)

где Т - температура, измеренная термометром сопротивления.

Значения _цифр сравнивают с паспортными данными цифрового термометра.

Аналогично находят поправки для ртутного термометра.

Указанные метрологические эксперименты - поверка и градуировка проводятся на экспериментальной установке.