Лабораторна робота №1

Тема: Вимірювання температури нагрітої пластини за допомогою пірометра.

Мета: Ознайомитися із будовою та принципом дії пірометра «СМОТРИЧ-4ПМ-3», виміряти температуру та визначити похибку вимірювання.

1. Теоретичні відомості та порядок виконання роботи.

Перед початком вимірювання потрібно прогріти лабораторний стенд. Це потрібно для того, оскільки лампи розжарювання нагріваються до своєї максимальної температури приблизно за 30 хвилин і тільки після цього часу вони починають максимально нагрівати пластини. Ще потрібний час, приблизно 10-15 хвилин, для нагрівання пластин, тому що вони знаходяться певній відстані від ламп і хоча лампи знаходяться в закритій коробці, яка не пропускає тепло, все одно потрібний час для їх нагрівання.

Для початку роботи на лабораторному стенді та виконанні самої лабораторної роботи потрібно дотримуватися наступних пунктів:

1. Під наглядом викладача або відповідального за лабораторії ввімкнути лабораторну установку. Для цього потрібно ввімкнути загальний тумблер, що знаходиться на щиті безпеки, ввімкнути лабораторну установку в розетку, ввімкнути загальний включатель установки та за вказівкою викладача ввімкнути потрібні лампи розжарювання, які вмикаються і вимикаються окремо. Якщо вмикати лампи, які підєднані до регулятора потужності, то потрібно перевести даний регулятор на максимальну потужність і поміняти пластину, перед цими лампами, на пластину без отвору.

2. Під час вмикання ознайомитися із будовою та принципом дій лабораторної установки та ознайомитися із правилами техніки безпеки при виконанні даної роботи.

3. Виділити час для прогрівання лабораторної установки приблизно 30-40 хвилин.

4. Розпакувати пірометр «СМОТРИЧ – 4ПМ» та ознайомитися з інструкцією по використанню.

5. Вивчити будову пірометра , а також ознайомитися із основними моментами його користування.

6. Підготувати його до використання згідно методики поданої вище по тексту, це за умови якщо він раніше не використовувався. Якщо пірометр вже розпакований, то достатньо перевірити заряд батареї, протерти скло об’єктива та перевірити наявність всіх потрібних елементів.

7. Прокалібрувати пірометр згідно методики, відповідно до лабораторних умов.

8. Якщо лабораторна установка вже прогріта та пірометр готовий до експлуатації, за вказівкою викладача вимірюємо температуру потрібних пластин та в певній послідовності. Для більш повної роботи слід вимірювати температуру всіх пластин по порядку від найменш нагрітої до більш нагрітої.

9. Цю роботу для зручності слід робити по групах (бригадах), оптимально по двоє. Один вимірює температуру і диктує її значення другому, який записує покази в наперед підготовлену таблицю (див. таблиця 3.1). через певні проміжки часу змінюємо свої обов’язки.

10. Вимірювання потрібно виконувати наступним чином:

а) взяти пірометр, обов’язково тримаючи в ремені безпеки та ввімкнути його;

б) ввімкнути лазерний промінь, для точнішого попадання на предмет вимірювання;

в) вимірювання здійснюється на відстані 0,6 м, а промінь повинен знаходитися в центрі квадрата;

г) пірометр повинен знаходитися під прямим кутом до лабораторного стенду;

д) при неможливості тримати пірометр на одній точці, можна використати штатив, який слід розмістити на окремому столі і перед тим підготувавши.

11. Після вимірювань потрібно вимкнути лазерний промінь та пірометр і передати наступним.

12. Після виконання всієї лабораторної роботи потрібно вимкнути пірометр, упакувати його та вимкнути лабораторний стенд. Усе це потрібно виконувати дотримуючись інструкцій поданих в попередньому розділі.

Таблиця 1 Результати вимірювання температури на лабораторному стенді.

№	Pл., Вт	t1, ºС	t2, ºС	t3, ºС	t4, ºС	t5, ºС
1	60
2	100
3	150
4	200

Всі вимірювання та розрахунки записуються в кінцеву таблицю (див. таблиця 2).

Таблиця 2 Виміряні дані температури та оброблені результати.

№ п/п.	Pл., Вт	t1, ºС	t2, ºС	t3, ºС	t4, ºС	t5, ºС	tсер., ºС	∆	δ, %
1.	60
2.	100
3.	150
4.	200

В цій таблиці записуються всі показники вимірювання температури, в даному варіанті показано тільки п’ятиразове вимірювання температури. В залежності від завдань, можна збільшити або зменшити кількість вимірювань.

Після виконання вимірювань потрібно обробити отримані значення та зробити з них правильні висновки. Для початку знаходимо середнє значення температури для кожної лампи, яке визначається за формулою:

(1)

де t_i – значення виміряної температури; t_сер. – середнє значення температури; N – кількість вимірювань.

Після визначення середнього значення температури, визначаємо абсолютну та відносну похибку для кожного значення температури.

Абсолютна похибка – це абсолютна різниця між результатом вимірювання та умовно істинним значенням вимірюваної величини. Розмірність абсолютної похибки є такою ж, як і у вимірюваної величини. Є ознакою якості вимірювання величини і величина похибки залежить від умов проведення вимірювання: засобу вимірювання, умов вимірювання тощо. Визначається за формулою:

(2)

де Δ – значення абсолютної похибки; t_i – значення виміряної температури; t_сер. – середнє значення температури; N – кількість вимірювань.

Після отриманого значення абсолютної похибки можемо знаходити відносну похибку. Відносна похибка вимірювання – це похибка вимірювання, виражена як відношення абсолютної похибки до дійсного чи виміряного значення. Відносну похибку у долях вимірюваної величини або в процентах знаходять із співвідношень:

(3)

Для більш кращої роботи варто крім кінцевого результату та висновку варто намалювати графік залежності температури від потужності ламп (рисунок 1).

Рисунок 1.1 Графік залежності температури від ламп розжарювання

На завершення роботи потрібно оформити звіт, в якому вказати висновок з отриманих результатів вимірювання температури.