с помощью яркостного пирометра ЭОП-66

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 5) состоит из пирометра ЭОП-66, исследуемой лампы накаливания (ИЛ) и электрических цепей их питания с измерительными приборами для контроля силы тока и напряжения. Исследуемая лампа питается от трансформатора с реостатом либо от блока МТКС-35М (рис. 6), которые позволяют регулировать силу тока и напряжение, а, соответственно, и яркость свечения (перед началом эксперимента уточните у лаборанта от какого источника питается ИЛ в данной установке и из какого металла изготовлена ее нить; из вольфрама W, тантала Ta или ниобия Nb).

Принцип устройства и работы ЭОП-66 описан выше в разделе «Оптическая пирометрия». Этот пирометр является стационарным прибором в отличие от переносных пирометров ОППИР-09 и ПРОМIНЬ (см. работы 71 и 72). Поэтому необходимо правильно установить исследуемую лампу перед пирометром, так чтобы она попала в его поле зрения. Тонкая регулировка положения ИЛ в поле зрения пирометра осуществляется винтами 4, расположенными в основании прибора, а резкость изображения ИЛ - винтом 3 (рис.5). Серый фильтр установлен в кассете 6, а красный фильтр - в кассете 7. Эталонная лампа (ЭЛ) в поле зрения пирометра перемещается ручкой 5, а резкость изображения регулируется окуляром 2. Показания пирометра регистрируются с помощью амперметра, включенного в цепь ЭЛ последовательно с реостатом, меняющим ток питания ЭЛ. Связь показаний амперметра с яркостной температурой тела приведена в Приложении 2.

Упражнение 1. Исследование зависимости температуры нити лампы накаливания от мощности тока.

1. Подготовьте пирометр к работе. Для этого настройте амперметр в цепи пирометра для измерения постоянного тока I_пир величиной до 0,5 А.

2. Снимите все защитные крышки 1 с пирометра и, глядя в окуляр 2, отключите серый и красный фильтры, переведя кассеты 6 и 7 в положение, отмеченное одной точкой «·».

3. С помощью винта 5 установите вершину нити ЭЛ (с номером 1) в центре поля зрения пирометра.

4. Включите блок питания пирометра в сеть. Наблюдая нить ЭЛ пирометра в окуляре, плавно вращайте кольцо реостата пирометра по часовой стрелке и нагрейте нить до красного каления. Затем перемещением кольца окуляра 2 добейтесь резкого изображения нити ЭЛ. После этого отключите накал ЭЛ.

5. Ознакомьтесь с источником питания исследуемой лампы и действуйте по инструкции в соответствующей колонке таблицы

6. Установите светящуюся нить ИЛ в поле зрения пирометра с помощью винтов 4 (рис.5). Получите резкое изображение нити ИЛ в окуляре пирометра, регулируя положение объектива винтом 3. Изображения нитей обеих ламп должны быть наложены друг на друга и отчетливо видны.

7. Вращением кассеты 7 введите красный фильтр в положение, отмеченное на выступе кассеты двумя точками «··».

8. Установите кассету 6 серого фильтра в положение, обозначенное одной точкой «·».

9. Ручкой «Регулировка тока» установите ток, обеспечивающий минимальное свечение нити ИЛ, видимое в окуляр пирометра. Запишите значения этой силы тока I_ил и напряжения U_ил для определения подводимой к ИЛ мощности P=I_илU_ил.

10. Плавно вращая ручку реостата пирометра, добейтесь равенства яркостей нитей ЭЛ и ИЛ (при этом изображение ЭЛ как бы исчезает на фоне ИЛ). Запишите значение силы тока I_пир питания ЭЛ и определите соответствующее значение яркостной температуры Тя по градуировочному графику, данному в Приложении 2.

11. Исследуйте зависимость Тя=f(P) во всем диапазоне значений тока питания ИЛ. При переходе в область Тя >1400оС установите кассету 6 серого светофильтра в положение, отмеченное двумя точками «··» и снимайте значения Тя по другому графику, данному в Приложении 2.

12. После окончания измерений верните ручки регулировки токов ИЛ и ЭЛ в исходное положение и отключите установку от сети.

13. Используя справочные данные таблицы в Приложении 1, определите поправки, добавляемые к Тя по графику из Приложения 1 и получите действительные значения температуры Т.

14. Постройте график зависимости Т=f(P).

Упражнение 2 (только для ленточной лампы, питаемой от МТКС-35М).

Определение температуры нити лампы с учетом зависимости коэффициента e(l,T) от температуры

В упражнении 1 истинная температура нити лампы находилась с использованием усредненного по температуре коэффициента e(l). В научной литературе имеются точные значения коэффициента e(l,T) при различных температурах. Эти значения для плоских поверхностей из вольфрама, тантала и ниобия приведены в таблице Приложения 2.

Яркостная и действительная температуры тела связаны между собой трансцендентным уравнением (16), которое удобно представить в виде:

(17)

В данном упражнении необходимо найти истинную температуру нити ИЛ путем графического решения уравнения (17) и оценить расхождение с результатами упражнения 1.

1. Постройте для всех значений Т и e(l,T) из таблицы Приложения 2, относящихся к вашей лампе, график функции

. (18)

2. На том же поле координат постройте семейство линий , используя значения Т_я, полученные в упражнении 1 и значения Т из таблицы Приложения 2. Пересечение каждой такой линии с кривой (18) даст значение истинной температуры Т нити исследуемой лампы, соответствующее зарегистрированной пирометром Т_я.

3. По результатам, полученным в этом упражнении, постройте еще один график зависимости истинной температуры лампы от мощности тока на поле координат графика Т=f(P) из упражнения 1. Оцените расхождение между результатами 1-го и 2-го упражнений.

Упражнение 3 (только для ленточной лампы, питаемой от МТКС-35М).

Исследование зависимости энергетической светимости

нити лампы накаливания от температуры

В данном упражнении требуется определить параметр n в формуле (8), полагая, что вся подводимая к исследуемой лампе электрическая мощность Р расходуется на излучение, то есть Р(Т)=Е(Т)^.S, где S - площадь поверхности нити лампы. Учитывая данное предположение, уравнение (8) можно записать в виде:

Используя значения Р и Т, полученные в предыдущих упражнениях, постройте график зависимости от и по тангенсу угла наклона определите параметр n для лампы в области высоких температур. Сравните полученное значение n со значением для АЧТ.

Контрольные вопросы и дополнительная литература

(см. в конце лабораторной работы 71)
Приложение 1.

Таблица коэффициентов e(l) некоторых материалов в области l =0,65 мкм.

.

Приложение 2.

Таблица коэффициентов e(l,T) некоторых металлов в области l =0,656 мкм при разных температурах.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ. …………………………... 4

Лабораторная работа 61. Фотометрическое исследование лампы накаливания. …………………………………………………………………….11

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕЛ. ………………………………………………15

ОПТИЧЕСКАЯ ПИРОМЕТРИЯ. ……………………………………………...20

Лабораторная работа 71. Измерение температуры нити лампы

накаливания с помощью яркостного пирометра ОППИР-09…….…………..24

Лабораторная работа 72. Измерение температуры нити лампы

накаливания с помощью яркостного пирометра ПРОМIНЬ….……………..26

Лабораторная работа 73. Измерение температуры нити лампы

накаливания с помощью яркостного пирометра ЭОП-66......………………..29

Приложение 1……………………………………………………………………34

Приложение 2……………………………………………………………………35

Date: 2015-05-18; view: 1234; Нарушение авторских прав