Скачать 94.45 Kb.
|
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины Национальный технический институт Украины «КПИ» Лабораторная работа №1 Исследование излучательной способности материалов Выполнил: Студент группы: Киев 20 Лабораторная работа № 1 Исследование излучательной способности материалов. Цель работы - изучение терморадиометра и получение навыков г , ты с ним; измерение коэффициента теплового излучения и исследование его зависимости от типа материала и состояния его поверхности; определение энергетической светимости образцов материалов в заданных спектральных диапазонах. ^ 1.Закон инфракрасного излучения нагретых тел . 2. Общие понятия. Все тела, температура которых отличается от абсолютного нуля (-273°С), являются источниками инфракрасного излучения. Характер излучения зависит от агрегатного состояния вещества. Согласно теории Бора, из лучение энергии связано с переходами атомов или молекул с более энергетических уровней на более низкие. Эти переходы сопровождаются испусканием квантов, энергия которых ![]() где: ![]() ![]() ![]() ![]() Инфракрасное излучение является частью оптического излучения и занимает в спектре электромагнитных волн диапазон, характеризуемый длинами волн от 0.76 до 1000 мкм. Инфракрасное излучение занимает протяженную спектральну область, которая примыкает с одной стороны к видимому излучению, а к другой - к электромагнитным колебаниям радиодиапазона. Эту область спектра делят на четыре части: ближнюю ( ![]() ![]() ![]() ![]() Скорость распространения инфракрасных лучей равна скорости света. Разделяют три вида излучателей: абсолютно черное тело (АЧТ),серые тела и селективные излучатели. АЧТ испускает и поглощает теоретически возможный максимум излучения, это чисто идеализированное понятие. Большинство твердых тел имеет распределение энергии по спектру такого же характера, как и у АЧТ, имеющего такую же температуру, не зависит от длины волны и называется коэффициентом теплового, излучения. У селективных излучателей коэффициент теплового излучения зависит от ряда параметров излучателя. 1.2 Энергетическая светимость Энергетическую светимость АЧТ, Вт/м2, т.е. поток, излучаемый единицей поверхности в диапазоне длин волн о... ![]() Ме = ![]() где Т-температура АЧТ, К; ![]() ![]() ![]() Для "серых" тел закон Стефана-Больцмана имеет вид: Ме = ![]() Коэффициент теплового излучения ![]() Коэффициент теплового излучения ![]() ![]() Коэффициент теплового излучения воды близок к единице, практически слой воды толщиной 0,2...0,3 мм можно считать АЧТ. 1.3 Спектральная плотность энергетической светимости Так как чувствительные элементы телевизионных приборов воспринимают не суммарный поток излучения объекта, а поток излучения в определенном спектральном диапазоне, необходимо знать распределение энергетической светимости по длинам волн. Спектральная плотность энергетической светимости АЧТ по закону Планка имеет вид: ![]() где ![]() ![]() Положение максимума спектральной плотности потока излучения АЧТ определяется законом Вина: ![]() где C = 2897,8 мкм К. Максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости ![]() ![]() где ![]() 1.4 расчет энергетической светимости в заданном спектральном интервале. Энергетическую светимость АЧТ в заданном спектральном интервале ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для серого тела ![]() функций (Z ![]() ^ Определить энергетическую светимость серого тела с коэффициентом теплового излучения ![]() Решение 1. По формулеё (1.5) определяем длину волны ![]() ![]()
8/4,14=1,93; 13/4,14 = 3,14
Z(1,93) ![]() ![]()
![]() ^ Терморадиометр ТЕМ "И" предназначен для качественной оценки коэффициента теплового излучения исследуемых поверхностей и позволяет проводить ориентировочные абсолютные измерения коэффициента теплового излучения по модели черного тела, входящего в состав комплекта прибора. В комплект прибора входят также образцы сравнения с известными коэффициентами излучения. Терморадиометр имеет пределы измерения коэффициента излучения от 0,003 до 0,99, область спектральной чувствительности от 4 до 40 мкм. В основу его работы положен метод сравнения потоков теплового излучения, отраженных от зеркальной поверхности модулятора и от поверхности исследуемого объекта. Величина сигнала ![]() ![]() ![]() 2.1 Оптическая схема терморадиометра. Основным элементом оптической схемы терморадиометра является эллипсоид вращения 1 (см.рис.1), в одной из фокальных плоскостей которого расположена приемная площадка на болометре 4, в другой-исследуемая поверхность объекта. ![]() Источником излучения служит система, состоящая из нагревателя 2, выполненного в виде модели черного тела, нагреваемой резисторами 3 , и головки болометра 4, расположенной в полости нагревателя. Тепловой поток, излучаемый источником, модулируется зеркальным модулятором 5, расположенным в непосредственной близости от исследуемого поверхности объекта и плоскости входного окна эллипсоида. Модуляция лучистого потока устраняет влияние тепловых помех от различных частей терморадиометра. Отраженный модулированный поток концентрируется с помощью эллипсоида на приемной площадке болометра, вызывая периодическое изменение ее сопротивления и тем самым изменяя напряжение на болометре. 2.2 Электрическая схема теморадиометра. Электрическая схема терморадиометра состоит из болометра, полосового усилителя инфранизкой частоты (УИНЧ), линейного амплитудного детектора (АД) и источника питания. Блок-схема, поясняющая принцип преобразования модулированного теплового потока в электрические сигналы, приведена на рис.2. ![]() Модулированный тепловой поток от измеряемой поверхности объекта воздействует на термочувствительные элементы болометра, сопротивления которых изменяются по закону изменения теплового потока. В результате на болометре возникает падение напряжения: ![]() переменная составляющая этого напряжения, равна ![]() ![]() ![]() ![]() 2.3 Методика проведения измерений. Для того, чтобы включить прибор, необходимо установить тумблер Сеть на БПУ в положении ВКЛ., при этом загорается сигнальная лампа. Установите переключатель диапазонов в положение "0-1" и включите модулятор. Установите измерительную головку на зеркало и ручкой «компенсация фона» установите по шкале терморадиометра отсчет 3 деления. Затем блок измерительной головки положите на модель черного тела и ручкой «калибровка» установите ![]() 3. Задание.
|
![]() | Лабораторная работа Исследование мостовой схемы выпрямления и умножения напряжения 6 | ![]() | Лабораторная работа Простейшие алгоритмы сортировок (сортировка методом пузырька, вставки, выборки) 5 |
![]() | Цель работы: экспериментальное исследование схемы усилителя с общим эмиттером; измерение параметров усилителя | ![]() | №1 Исследование сопротивлений проводников при параллельном и последовательном соединении |
![]() | Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника треугольникам | ![]() | Исследование кубической и гексагональной структур образцов с помощью дифракции рентгеновских лучей на поликристаллах (порошковый... |
![]() | ... | ![]() | Цель работы: изучить методику измерения и оценки основных параметров производственного шума; исследовать звукоизоляционные свойства... |
![]() | Цель работы: ознакомление с физической сущностью процессов, происходящих в выпрямителе | ![]() | Исследование функций, решение уравнений, численное интегрирование и интерполирование в MatLab |