Лабораторная работа №1 Исследование механического и электронного анемометров

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.

1.3. 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.

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
   

Измерение скорости воздуха

4. 
   По окончании этих измерений отключить двигатель и убрать механический
   

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»;
    

4. 
   Установить крайнее положение стрелки (стрелка может зашкаливать);
   
5. 
   Затем перевести переключатель в положение «измерение»;
   

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).
   

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

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.

1. 
   Вставить выводы транзистора в разъемы прибора, подключить прибор к се­ти, установив пакетный выключатель в крайнее, против часовой стрелки по­ложение.
   

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.
   

6. По результатам измерений построить зависимость I=f(τ) (рис. 4).

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?

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.