Объяснить эффект Доплера.
Эффект Доплера
Это изменение частоты колебаний w или длины волны l, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний и наблюдателя друг относительно друга.
Объяснить эффект Доплера
Эффект Доплера часто объясняют, используя пример с гудком поезда, который меняет частоту звука при движении поезда мимо нас. Это явление было впервые изучено в 1842 году австрийским физиком Доплером. Он предполагал, что интервалы между звуковыми волнами, излученными от объекта, движущегося в направлении к наблюдателю, сжимаясь, поднимают высоту тона звука. Подобным образом, интервалы между звуковыми волнами, достигающими наблюдателя от источника, движущегося от него, удлиняются, и, т. о., высота звука понижается.
Известно, что Доплер проверял эту идею, поместив трубачей на железнодорожной платформе, приводимой в движение локомотивом. Музыканты с совершенным слухом внимательно слушали, когда мимо них проезжали трубачи, и они подтвердили выводы Доплера.
Применение высокоскоростных устройств цифровой обработки и анализа измеряемых сигналов гарантирует надёжность результатов измерения расхода жидкости даже в условиях, где ультразвуковые расходомеры прежних моделей не могли работать правильно.
Доплеровские ультрозвуковые расходомеры основаны на «эффекте Доплера».
Ультразвуковые сигналы, излучаемые датчиком, изменяют частоту, отражаясь от твердых частей и пузырьков газа, содержавшихся в жидкости. Результатом измерения является разность между частотой излучаемого и принимаемого сигнала, которая непосредственно связана со скоростью потока жидкости. Зная внутренний диаметр трубы, можно рассчитать величину объёмного расхода жидкости. Доплеровские расходомеры требуют минимального количества твёрдых частиц или пузырьков газа в измеряемом потоке.
Термопары. Назначение, устройство, принцип действия. Их марки и градуировки. Назначение термокомпенсации.
Ответ:
Термопары являются датчиками температуры и работают в комплекте с вторичными приборами: милливольтметрами и потенциометрами. Термопара представляет собой спай из двух разнородных металлических проводников (термоэлектродов), которые предназначены для измерения температуры в объекте.
1 – «горячий» спай (рабочий);
2 - положительный термоэлектрод;
3 - отрицательный термоэлектрод;
4 - «холодные» концы (свободные);
5 – компенсационные провода.
Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффект Зеебека).
Он гласит: «В замкнутой цепи из двух разнородных металлических проводников возникает электрический ток, если два места соединения (спая) имеют разную температуру». Термоэ.д.с. на концах термопары зависит от материала термоэлектродов и температуры «горячего» и «холодного» спаев.
Для технических измерений применяют термопары из следующих материалов:
1. ТХК - термопара хромель – копель, пределы измерения от -50 0С до +600 0С (кратковременно 800 0С);
2. ТХА - термопара хромель – алюмель, от -50 0С до +1000 0С (кратковременно 1300 0С);
3. ТПП - термопара платинародий – платина от -20 0С до +1300 0С
(кратковременно 1600 0С);
4. ТПР - термопара платинародий - платинародий от (+300 0С до +1600 0С)
(кратковременно+1800 0С);
5. ТВР - термопара вольфрам – рений (до 2300 0С)
Градуировки термопар
Гр. ХК; Гр. ХА; Гр. ПП; Гр. ПР30/6 ; Гр. ВР 5/20.
Положительным является электрод, материал которого стоит первым в градуировке, отрицательным - второй.
Компенсационные провода
Применение компенсационных проводов позволяет как бы удлиннитьтермопару и перенести ее свободные концы на вход вторичного прибора. Их изготавливают из материалов, которые развивают ту же термоэ.д.с., что и сама термопара.
Например, для ТХК применяют хромель-копелевые провода, а для ТХА один провод - медный, а другой - константановый (60% Cu + 40% Ni).
Как правило, измерительный прибор располагается в помещении, где ведется наблюдение за температурой (помещение операторной), в котором температура более стабильна, чем в зоне, где находятся клеммы термопары. Но все-таки температура в этой зоне (комнатная температура) отличается от температуры градуировки термопары (00С) и также, хоть и в малой степени, подвержена колебаниям. В этом случае суммарная термо-ЭДС термометра будет занижена (в случае, если температура в зоне свободных концов >00С) на величину термо-ЭДС между окружающей температурой и градуировочной.
В этой связи свободные концы термопары либо подлежат термоста-тированию, либо в показания термоэлектрического термометра должна быть внесена поправка.
Поправка на температуру свободных концов термопары
Термостатирование
В лабораторных условиях температуру свободных концов обычно поддерживают равной 0°С. Для этой цели свободные концы термоэлектри-ческого термометра, спаянные с медными проводниками, погружают в стеклянные пробирки с небольшим количеством масла, помещенные, в свою очередь, в сосуд Дьюара, наполненный тающим льдом. При этом не- обходимо, чтобы свободные концы были погружены в лед на глубину не менее (100-150) мм. При этом способе компенсация температуры свободных концов не требуется.
Если при измерении температуры не требуется высокая точность и при этом температура в помещении, где производятся измерения, меняется незаметно, то свободные концы термометра могут находиться при этой температуре, однако в этом случае их следует погрузить в сосуд, заполненный маслом, температура которого должна контролироваться с помощью стеклянного термометра. Этот способ поддержания постоянства температуры свободных концов позволяет контролировать их температуру с погрешностью ± (0,2-0,5) 0°С.
Введение поправки
Для большинства случаев измерения температуры в промышленных условиях термостатирование не является приемлемым вариантом ввиду громоздкости термостатирующих устройств и потребности в постоянном за ними наблюдении. В этом случае необходимо вводить поправку на тем-пературу свободных концов. Она должна компенсировать разницу между
градуировочной температурой (0°С) и текущей температурой в помеще-
нии.
В настоящее время широко применяется автоматическое введение поправки на температуру свободных концов ТП при помощи специальных компенсирующих устройств, которые располагаются отдельно или встраиваются во вторичный прибор.
При подключении термопар к измерительным устройствам обязательно возникают дополнительные контакты между термопарой и соединительными проводниками. Существует несколько программных и аппаратных способов обеспечения точности измерений с помощью термопар, из которых наибольшее распространение получил метод схемы компенсации холодного спая. Суть его заключается во введении в измерительную цепь источника напряжения с Э.Д.С., равной по величине и противоположной по знаку термо Э.Д.С. контакта.См схему рис.10. Обычно такие устройства уже входят в состав готовых измерительных модулей и контроллеров для подключения термопар, и у пользователя не возникает необходимости создавать и настраивать их самому.
Итак, после измерения термо Э.Д.С. термопары остаётся преобразовать её в температуру. К сожалению, у большинства термопар зависимость термо Э.Д.С. от температуры в некоторых диапазонах имеет нелинейный характер. Для достижения высокой точности измерений термопары во всём диапазоне рабочих температур необходима его калибровка. Простейший и наиболее точный метод калибровки заключается в составлении и размещении в памяти ЭВМ таблицы соответствия значений термо Э.Д.С. и температуры, измеренной с помощью образцового термометра.