Лабораторная работа №1 Исследование механического и электронного анемометров.

Лабораторная работа №1
Исследование механического и электронного анемометров.
Цель работы: ознакомиться с конструкцией и принципом действия механического и электронного анемометров; научиться производить измерения данными
приборами; сделать вывод о достоинствах и недостатках исследуемых контрольноизмерительных приборов.
1. Анемометр чашечный МС-13
1.1. Назначение прибора
Анемометр чашечный (МС13) ГОСТ 6376-74 предназначен для измерения
средней скорости воздушного потока в промышленных условиях и средней
скорости ветра на метеорологических станциях.
1.2. Технические характеристики
1.2.1. Диапазон измерения средней скорости воздушного потока от 1 до 20
м/с.
1.2.2.Чувствительность не более 0,8 м/с.
1.2.3.Предел допускаемой погрешности не более ±(0,3 + 0,05 V) м/с.
1.2.4. Анемометр изготавливается в исполнениях: У1.1. - для работы в
районах с умеренным климатом; Т1.1. - для работы в районах с тропическим климатом.
12.5. Условия применения анемометра: а) температура воздуха от минус 45
до плюс 50°С; б) относительная влажность воздуха 90% при температурах
20°С для исполнения У1.1. и 27% для исполнения Т1.1.
12.6. Габаритные размеры не более 170x70x70 мм.
1.2.7. Масса не более 0,25 кг.
1.3. Устройство и принцип действия анемометра МС-13
Ветроприемником анемометра (рис. 1) служит чстырехчашечная вертушка 4,
насаженная на ось 5, и вращающаяся в опорах. На нижнем конце оси 5 нарезан
червяк 6, связанный с редуктором, передающим движение трем указывающим
стрелкам. Циферблат 2 имеет соответственно шкалы единиц, сотен, тысяч.
Червяк 6 через червячное колесо и триб передаст движение центральному
колесу, на оси которого закреплена стрелка 3 шкалы единиц. Триб
центрального колеса через промежуточное колесо приводит во вращение малое
колесо, на оси которого насажена стрелка шкалы сотен. От этого колеса через
второе промежуточное колесо вращение передается малому колесу, ось
которого несет на себе стрелку шкалы тысяч 7. Включение и выключение
механизма производится арретиром 9, один конец которого находится под
изогнутой пластинчатой пружинкой, являющейся подпятником червячного
колеса. Для выключения счетного механизма арретир 9 поворачивают по
часовой стрелке.
Другой конец арретира при этом поднимает пластинчатую пружину, которая,
перемещая ось колеса в осевом направлении, выводят червячное колесо из
зацепления с червяком 6.
При повороте арретира против часовой стрелки червячное колесо входит в
зацепление с червяком, и ветроприемник анемометра соединяется с редуктором.
Механизм анемометра закреплен в корпусе из пластмассы, нижняя часть
корпуса заканчивается винтом 10, служащим для крепления анемометра на
стойке или шесте. В корпусе анемометра по обе стороны арретира 9 ввернуты
ушки 8, через которые пропускается шнур для включения и выключения
анемометра, поднятого на стойке. Шнур привязывается за ушко арретира 9.
Ветроприемник анемометра защищен крестовиной из проволочных дужек, служащей также для крепления верхней опоры оси ветроприемника.
1.4. Порядок работы
Перед измерением скорости ветра записывают показания по трем шкалам. В
измеряемом воздушном потоке анемометр устанавливают вертикально и через
10-15 с, одновременно включают арретиром механизм анемометра и
секундомер. Экспонирование анемометра в воздушном потоке производят в
течение одной или двух минут. По истечении этого времени механизм и
секундомер выключают и записывают показания по шкалам анемометра и
время экспозиции в секундах. Разность между конечным и начальным отсчетам
делят на время экспозиции и определяют число делений шкалы, приходящихся
па одну секунду. Скорость ветра определяется по градуировочному графику
(рис. 2). На вертикальной оси графика находят число делений шкалы,
приходящихся на одну секунду. От этой точки проводится горизонтальная
линия до пересечения с прямой графика, а из точки пересечения проводится
вертикальная линия до пересечения с горизонтальной осью. Точка пересечения
вертикали с горизонтальной осью графика дает искомую скорость воздушного
потока в м/с
[1].
2. Электронный термоанемометр
Этот контрольно-измерительный прибор разработан на базе полупроводниковых терморезисторов КМТ-1, ММТ-1 и основным звеном этого приборе
являются мостовая схема. Подробно конструкция н принцип действия данного
прибора рассмотрены в [2].
Описание лабораторной установки
Двумя
основными
элементами
лабораторного
стенда
являются
электровентилятор и измерительный прибор.
1. Вентилятор (рис. 3) состоит из двигателя постоянного тока (128) - М, закрепленного в фрагменте воздуховода, трансформатора 220/12B - Тр, выпрямительного моста - V, добавочных резисторов - R1...R5, пакетного переключателя (или блока тумблеров)-Р1...Р5, амперметра -А1 и вольтметра –V1.
2. Электронный анемометр СОСТОИТ из мерительного моста (см. рисунок З.1, а, [2])
микроамперметра, резисторов настройки предельного значения шкалы и баланса,
выключателя
(вкл/откл),
переключателя
(калибр/измерение)
н
двух
терморезисторов, подпаянных к одному разъему и включаемых в цепь моста
непосредственно перед выполнением работы.
Порядок выполнения работы
1. Подключить стенд к сети и подать питание на двигатель.
2. После того как двигатель разгонится установить на выходе воздуховода механический анемометр и произвести измерение скорости потока воздуха согласно п. 1.4, а также тока и напряжения двигатели. Результаты измерений
занести в табл. 1 (5 - 6 измерений).
3. Уменьшая величину добавочного сопротивления в цепи двигателя при помощи
пакетного выключателя (или тумблеров), увеличить частоту вращения двигателя
и повторить измерения
Таблица 1
Измерение скорости воздуха
I1 , A
U1, B
P1, Вт
V,M/C
H, м3/c
I2, µA
4. По окончании этих измерений отключить двигатель и убрать механический
анемометр.
5. Подготовить к работе электронный термоанемометр;
5.1. Подключить разъем с терморезисторами к стенду;
52. Подключить прибор к сети;
53. Поставить переключатель в положение «калибр»;
5.4. Установить крайнее положение стрелки (стрелка может зашкаливать);
5.5. Затем перевести переключатель в положение «измерение»;
5.6. Переменным резистором «баланс» установить стрелку в нулевое положение.
6. Установить один из терморезисторов на выходе воздуховода, а второй оставить
вне его.
7. Включить двигатель вентилятора. Как только стрелка амперметра замедлит свое
движение и остановится, записать показание прибора в соответствующую строку
табл. 1. Повторить измерения 5 - 6 раз.
8. Рассчитать мощность двигателя –Р1=I1*U1 (Вт) и объемный расход воздуха –
H=πD2V (м3/с) где D - диаметр воздуховода.
9. По полученным данным построить зависимости: I2=f(P1), V=f(P1) и I2=f(Н).
10.
Сделать вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое анемометр, какие анемометры вы знаете?
2. Расскажите о конструкции механических анемометров.
3. Расскажите о принципе действия механического анемометра МС-13.
4. Как производятся измерения скорости потока воздуха механическим анемометром
МС-13?
5. Расскажите о преимуществах и недостатках МС-13.
6. Расскажите о конструкции электронного термоанемометра.
7. Расскажите о принципе действия электронного термоанемометра.
8. Какими преимуществами и недостатками обладает электронный термоанемометр?
9. Как еще можно использовать электронный термоанемометр?
10.Какие приборы для измерения потоков жидкостей и газов вы знаете, расскажите
об их использовании в строительстве (производстве строительных материалов)?
11.Расскажите о порядке выполнения работы.
Лабораторная работа №2
Исследование полупроводникового термометра.
Цель работы: ознакомиться с конструкцией и принципом действия электронного термометра; научиться производить измерения данным прибором;
сделать вывод о достоинствах я недостатках исследуемого контрольноизмерительного прибора.
Основные теоретические положения данной работы полностью описаны в
методических указаниях [2].
Описание лабораторной установки
В состав данной лабораторной работы входят: нагревательный элемент,
представляющий собой «керамический» резистор сопротивлением 1500 Ом,
включаемый непосредственно в сеть переменного тока (220 В), ртутный термометр
с верхним пределом измерения температуры - 150...200˚С и сам прибор с датчиком
в виде транзистора, выводы которого защищены стеклянными трубками.
Порядок выполнения работы
1. Вставить выводы транзистора в разъемы прибора, подключить прибор к сети,
установив пакетный выключатель в крайнее, против часовой стрелки положение.
2.Установить начальное показание стрелки прибора при помощи переменного
сопротивления. Если это не удается, то необходимо повернуть ручку пакетного
выключателя на одно положение - по часовой стрелке. Совершенно не
обязательно, чтобы начальным наложением прибора был «0», так как при
градуировке шкалы «0» соответствует либо - 50, либо 0, либо +50, либо
+
100°С, чему вряд ли будет соответствовать температура в лабораторном
помещении.
3. Установить датчик - транзистор в одно отверстие нагревательного элемента, а
ртутную колбу термометра в другое.
4. Записать начальные показания амперметра (I, µА) и термометра (τ, ˚С) в табл. 2.
Повторять измерения с шагом по температуре S...10 ˚С, до 120..150°С.
Измерение Температуры
I, µА
Начальное
τ, ˚С
Начальное
...
значение
значение
таблица 2
25
30
40
50
60
...
120
130
140
150
......
5. Как только, в процессе измерения, стрелка амперметра приблизится к крайнему
правому значению, ручку пакетного выключателя необходимо повернуть на
один щелчок по часовой стрелке.
6. По результатам измерений построить зависимость I=f(τ) (рис. 4).
11. Сделать вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы м гадания
1. Какие приборы дня измерения температуры вы знаете? Кратко опишите их.
2. Расскажете о преимуществах и недостатках жидкостных термометров.
3. Расскажете о конструкция электронного термометра.
4. Расскажете о принципе действия электронного термометра.
5. Какими преимуществами и недостатками обладает электронный термометр?
6. Как термометры используются в строительстве (производстве строительных
материалов)?
7. От чего зависит точность измерения электронного термометра, как ее
увеличить или уменьшить? Как изменить пределы измерения?
Растли жиге о порядке выполнения работы.
Литература
1. Анемометр чашечный МС-13 ГОСТ 6376-74, паспорт П6.2.781.002ПС.
2. Методические указания «Электронные схемы для исследования элементов
контроля технологических параметров". Ростов н/Д: РИСИ, 1988-18 с.