| Главная » Файлы » физика |
Физические основы измерений. Контрольная работа
| 06 Октября 10, 23:06 | |
| Физические основы измерений. Контрольная работа Вопрос №1: Оптические пирометры Пирометр — это неконтактный термометр, работающий в инфракрасном диапазоне спектра. Неконтактное измерение температуры основано на измерении теплового (инфракрасного) энергетического потока, излучаемого объектом, и пересчете его в температуру. Простейший пирометр представляет собой небольшой прибор, напоминающий по форме пистолет, его наводят на поверхность, температуру которой надо измерить, и нажимают курок. Лазерный луч или прицельная рамка покажут область, в которой производится измерение температуры, а значение температуры появится на удобочитаемом экране через долю секунды. Рис. 1. Пирометры — практически безинерционные приборы, работающие в реальном масштабе времени, позволяют измерять температуры от –50 до + 3000° С. Оснащенные надежной современной электроникой, они легко могут быть встроены в систему управления установками и технологическими процессами. Рис. 2. Сканирующий пирометр 1 — объект; 2 — светоотбирающий элемент; 3 — сканирующее устройство; 4 — входная апертура; 5 — входной объектив; 6 — полевая апертура; 7 — точечный приемник излучения; 8 — зеркальце; 9 — вспомогательный объектив визира; 10 — матовое стекло визира; 11 — окуляр, 12 — собирающая оптическая система. На рисунке 2 представлена одна из схем, по которой реализуется построение сканирующих пирометров. Для сканирования изображения объекта 1 используется пространственно-временной модулятор. Модулятор располагается в фокальной плоскости объектива 5 и работает на пропускание излучения. Проходящее через модулятор излучение собирается с помощью дополнительной оптической системы 12 на точечный приемник излучения 7. Величина излучения пересчитывается в величину температуры. Эта схема обеспечивает постоянство линейных размеров визирования. В качестве сканирующих устройств используются лишь оптико-механические квазистатические пространственные модуляторы: диск Нипкова, бесконечная лента с отверстиями и т. д. Создание сканирующих пирометров осуществляется на базе трех основных схем построения: Тепловизионная пирометрическая система ИК-42 — построена на основе видикона, чувствительного в видимой и ближней инфракрасной областях спектра излучения. В ней используется микро-ЭВМ «Электроника ДЗ-28», обеспечивающая получение, накопление и обработку информации о температуре и ее распределении по поверхности объекта. При вычислении температуры используются градуировочные кривые, предварительно заложенные в память ЭВМ. Количественная и качественная информация воспроизводится на экране цветного монитора и на газоразрядном индикаторе. Термограмма строится в различных видах: плоском (цветном), псевдорельефном (теневом), псевдодбъемном (цветном и черно-белом). Система ИК-42 имеет два режима измерения: измерение двух яркостных температур (в двух различных участках спектра) и измерение цветовой температуры. Это осуществляется с помощью сменяемых светофильтров, установленных перед видиконом, и накопления сигналов поочередно в двух участках спектра. Вводятся поправки на излучательную способность объекта и пропускание среды. Неравномерность чувствительности фотокатода видикона учитывается программными средствами. Стабильности видеосигнала обеспечивается температурной компенсацией. Многофункциональный сканирующий пирометр JR-N — имеет две модификации: монохроматическую и двухцветную. Имеется дистанционная установка коэффициента излучения объекта. Сканирование осуществляется колеблющимся вокруг одной из осей зеркалом. Углы визирования определяются набором объективов. Сканирующий пирометр с перестраиваемыми параметрами СКАПИР — разработан для высокоточного дискретного измерения температуры в произвольном множестве точек объекта. Пирометр в процессе работы способен перестраивать параметры сканирования (последовательность опроса точек и время опроса каждой точки), а также способ измерения температуры (яркостной, цветовой, введение поправок и т. д.). Перестройка осуществляется программно с помощью микропроцессора в соответствии с заложенными алгоритмами, излучательными свойствами объекта и свойствами промежуточной среды. Выборка точек сканирования произвольная, время измерения температуры в каждой точке программируемое. При дистанционном измерении температур с использованием пирометров есть ряд факторов, существенно влияющих на точность измерений. Часть из них относится к условиям проведения замеров, другая зависит от характеристик применяемого оборудования. Спектральная чувствительность Данная характеристика является одной из важнейших, т. к. при использовании приборов с разными спектральными диапазонами можно получить неодинаковые результаты при измерении температуры одних и тех же объектов. Это связано с тем, что объекты имеют в своих спектрах полосы пропускания и поглощения. В атмосфере Земли для инфракрасных волн имеются два основных спектра пропускания: 3-5 мкм и 8-12 мкм. Именно в этих диапазонах работает большинство приборов, которые используются для измерения температуры на больших расстояниях. Пространственное разрешение Размеры объектов являются важной характеристикой, без учета которой нельзя судить о достоверности результатов измерений. Пирометры принимают излучение, исходящее от поверхности объекта. Отношение диаметра рассматриваемого объекта к расстоянию от пирометра до объекта (поле зрения) является важнейшей характеристикой пирометров и позволяет рассчитать расстояние, на котором возможно измерение температуры объектов заданных размеров. Чем меньше поле зрения, тем больше расстояние, на котором возможно получение достоверных результатов. Помимо этого желательно иметь возможность регулирования оптической фокусировки. Способ наведения на объект При работе на больших расстояниях, помимо точного измерения температуры, очень важной задачей является определение местоположения объекта. У современных пирометров существует возможность оптического или лазерного наведения на объект. Лазерное наведение более простое и используется в большинстве приборов, но имеет один недостаток — пятно от лазера практически не видно в дневное время при ярком солнце. Что касается оптического наведения, то оно работает по такому же принципу, что и для оружия, т. е. это может быть прицельная рамка или оптический прицел. Недостаток оптического наведения состоит в том, что неудобно одновременно нацеливаться на объект и фиксировать его температуру на отдельном экране. Но есть такие пирометры, например, такие как М90, у которых система оптического наведения совмещена с экраном, и поэтому, наблюдая объект в окуляр, можно в нем же фиксировать его температуру. Коэффициент излучения Физические объекты излучают температуру пропорционально не только температуре, но и степени «черноты» (коэффициенту излучения), которая зависит от материала поверхности, степени окисления и ряда других факторов. Необходимо учитывать отличие излучательной способности реальных материалов от излучательной способности так называемого абсолютно черного тела. Это отличие при измерении температуры пирометром учитывается заданием значения коэффициента излучения материалов. Данные о коэффициентах излучения берутся из справочников, либо получают опытным путем. Для правильного измерения температуры необходимо иметь приборы с переменным коэффициентом излучения. Многие пирометры имеют эту функцию. Измерители температуры в точке — пирометры решают такие задачи как: контроль технического состояния трансформаторов, генераторов, оборудования подстанций; проверка контактных соединений воздушных линий электропередач; диагностика энергетических котлов, турбин, другого теплотехнического оборудования электростанций, а также дымовых труб; определение тепловых потерь зданий и сооружений; контроль подземных теплотрасс, включая измерение тепловых потерь; проверка систем транспортирования и хранения нефти и газа и т. д. Пирометры могут быть переносными ручными и стационарными. Переносные пирометры Переносные пирометры позволяют быстро и безопасно обследовать работающее тепло и электроэнергетическое оборудование, состояние токоведущих и контактных элементов коммутирующей аппаратуры, токоведущих шин, редукторов, двигателей, генераторов, трансформаторов, подшипников, лент транспортеров и т. п. Они с успехом используются для обследования температурных полей свода, стен и пода печей с целью выявления мест выгорания футеровки, областей перегрева пода, для локализации опасных участков и предотвращения их разрушения. Переносные пирометры используются для контроля распределения температур по зеркалу стекломассы в печи, для измерения температур заготовок (капель), полуфабрикатов и готовых изделий из стекла на различных этапах их производства. с лазерным наведением: М7(от -50 до +500° С), М120(от -32 до +900° С); с фокусируемой оптикой: М90 (от -50 до 3000° С), MQ1300 (QUANTUM I с лазерным определением коэффициента излучения, от 350 до 3000° С); TJ200 (от -50 до 1000° С). Пирометры стационарные для контроля технологических процессов Стационарные пирометры, сконструированные специально для работы в промышленных условиях, включаются в системы контроля и управления процессами, они имеют функции обработки измерительной информации, унифицированы по способам выдачи сигнала для дальнейшей регистрации. Стационарные неконтактные термометры, монтируемые на оборудовании, по параметрам сигналов полностью идентичны стандартным термопарам или выдают стандартный линейный потенциальный или токовый сигнал. С их появлением у производителей различного рода продукции появляется реальная возможность обеспечить сквозной контроль практически каждого выпускаемого изделия. пирометры лабораторные (от 200 до 3000°): М190, М190TS, М9100, МQ3600 (QUANTUM II с лазерным определением коэффициента излучения); пирометры экономичные для контроля технологических процессов (от -20 до 500° С): М50, М500; пирометры двухпроводные (от -40 до 3000° С): М67S, М68; пирометры двухспектральные (от 350 до 3000° С): М770S, М77S, М77, М78, М190R; пирометры волоконно-оптические (от 150 до 3600° С): М68, М68L, М780, М78, М600. Применение пирометра для выявления дефектных паек лобовых соединений обмотки статора гидрогенератора путем непосредственного измерения температуры их нагрева. Все три фазы обмотки статора соединяются последовательно, и в обмотку подается постоянный ток от сварочного трансформатора. Величина этого тока, как правило, равна 0.42 Iном, где Iном ? номинальный ток статора гидрогенератора. После достижения установившейся температуры нагрева обмотки статора через 4 – 5 часов лазерный луч пирометра последовательно направляется на пайки верхних и нижних лобовых соединений всех трех фаз обмотки. Температура паяных соединений фиксируется на циферблате пирометра. Пайки, имеющие повышенный нагрев, дефектны и должны быть перепаяны, после чего температура их нагрева не превышает допустимой величины. Контроль состояния паяных соединений проводится с помощью пирометра систематически — 1 раз в 3 месяца. Вопрос №2 Изобразить в координатах х т t график сигнала. Рассчитать среднее значение величины в заданном интервале. Вычислить величину Dx. Дано t1=0, t2=10, х=е-0.5t Найти Мх, Dх, Построить х=f(t). Решение Интервал: | |
| Просмотров: 1228 | Загрузок: 0 | | |
| Всего комментариев: 0 | |