МУ - К-69 (1003923), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Паяные соединения термоэлементов встроены в корпус изтвердого материала. Конический отражатель увеличивает поперечное сечение пучкаизлучения, который достигает детектора. Термоэлектрическая батарея работает наэффекте Зеебека [6]: в замкнутой цепи, содержащей спай двух металлическихпроводников с разными физическими свойствами и имеющий разные температуры в местеих контакта, возникает термоэлектродвижущая сила, пропорциональная разноститемпературы проводников.При измерении потока излучения необходимо подключить выходные разъемытермобатареи через усилитель к вольтметру. Рекомендуется использовать следующиедиапазоны измерений: от 30 мкВ до 10 мВ. Термобатарея является исключительночувствительным детектором для теплового излучения.
Следовательно, необходимоизолировать установку от дополнительных источников высоких и низких температур.Так как защитное стекло на входном отверстии термоэлектрической батареи имеетнизкую проникающую способность преимущественно в ИК и УФ диапазоне, то онодолжно быть удалено при проведении измерений в указанном спектральном диапазоне.Когда проводятся измерения с мощными источниками света в видимой области спектра,защитное стекло следует использовать для устранения влияния теплового излучения.Конический отражательТочка спая двух соединенийИзмерительный выходЗачерненная площадь с измерительнымпаяным соединениемТвердый корпусРис. 9.
Продольное сечение термоэлектрическойбатареи.Для получения качественных результатов рекомендуется соблюдать следующие условияи выполнять следующие действия:1.Ограничить пространственный угол захвата за счет использования экранирующейтрубки.112.Перед и при выполнении измерений следует убедиться, что влияние окружения натепловой баланс системы минимально, а также установлен «ноль» и точка «ноль» имеетминимальный дрейф или вообще отсутствует.3.Для регулировки использовать ручку «Компенсация» и «0» на усилителе.4.При отсутствии источника излучения, необходимо подождать не менее 60 с передначалом измерений, чтобы система (датчик) пришла в термодинамическое равновесие ссенсорной областью термоэлектрической батареи.5.При многочисленной серии измерений необходимо регулярно повторять процедурукомпенсации и установки «0».Универсальный измерительный усилитель (УИУ)Применение и описание устройстваУсилитель (УИУ) используется для усиления электрических сигналов, которые немогут быть измерены непосредственно, либо вследствие высокого сопротивленияисточника сигнала или низкой амплитуды самого сигнала.Панель прибора представлена на рис.
10.45618723Рис. 10. Внешний вид панели универсального измерительного усилителя.1 – BNC разъем. Предназначен для работы в режиме «Электрометр».Когда переключатель 5 установлен в положение «Электрометр» загораетсясоответствующий светодиод.2 – штыревые гнезда - 4 мм. Пара входных разъемов для режима работы «Low Drift».Когда переключатель 5 установлен в положение «Low Drift» загорается соответствующийсветодиод.3 - Гнезда 4 мм. Пара выходных разъемов для подключения, указывающее вольтметр илизаписывающегоустройства.ВыходноесопротивлениеRа≤0,5кОм4 - Клавиша сброса. Эффективно использовать только в режиме «Электрометр».125 – Выбор режима усиления.В позиции «Электрометр» входное сопротивление - Ri ≤ 1013 Ом.В позиции “Low Drift”: низкое входное сопротивление Ri = 104 Ом, с низкимвыходным сопротивлением дрейфа.6 – Установка «Ноль».7 – Поворотная ручка регулировки уровня усиления сигнала: V = 100; 101; 10i; 103; 104; 1058 –Поворотная ручка для выбора постоянной времени фильтра низких частот: τ = 0; 0.1 с;0.3 с; 1 с; 3 с.Доступны два режима работы УИУ:Режим "Электрометр" предназначен для высокорезистивных источников напряжения.
Вэтом случае входное сопротивление усилителя выбирается 1013 Ω.Если измеряемые сигналы очень малы (мкВ), он работает в режиме “Low Drift” - "низкийдрейф". В этом режиме, сигнал может быть усилен на несколько порядков, принимая, вчастности, во внимание стабильное нулевое положение сигнала.Блок-схема УИУ показана на рис. 11.ВходРежимизмеренияLowDriftriftФильтрКоэффициентусиления низких частот0510 ..1000...3sВыходElectrometerrРис.
11. Блок-схема УИУ.Общие указания по работе с УИУ.После включения в сеть УИУ готов к работе. Если измерения проводятся в режиме«Low Drift», желательно включить прибор за 5 минут до измерения, чтобы убедиться, чтостабильные температурные условия преобладают внутри блока.Перед измерением интенсивности светового потока необходимо установить «ноль» наусилителе. Для этого вход усилителя необходимо закоротить прилагаемым шунтом (рис.12).К выходу УИУ подсоединить вольтметр в режиме постоянного напряжения, выбравпредел измеряемого напряжения не более 2 В. При выбранном диапазоне усиления 7поворотомручки6установитьнольнавольтметре.Входное сопротивление вольтметра должно составлять примерно 10 кОм. Выход долженбытьзащищеноткороткогозамыканияиперегрузок.13Диапазоны входных и выходных напряжения -10 В ...
+10 В. Если выбран слишкомвысокийкоэффициентусиления,УИУвыходное напряжение поднимаетсяпримерно до 13 В. В этом случаевыходной сигнал является насыщенным.Это не повредит устройство, норезультаты измерений будут искажены.OUTINКак только увеличивается выходноенапряжение выше 10 В, коэффициентусиления должен быть снижен на одиншаг.VВыходное напряжение имеет тот жеРис. 12. Регулировка «ноля» на УИУ.знак, что и входное напряжения.Содержание экспериментальных заданийЧасть АЗадание 1. Снять зависимость потока излучения Ф от расстояния l между источникомизлучения и солнечной батареей. Вычислить интенсивность светового потока и потокизлучения на СБ.Для проведения измерений необходимо собрать установку, включающую источник света(1), термоэлектрическую батарею (2), усилитель (3) (рис.
13). На рис. 13 l - расстояниемежду источником и термоэлектрической батареей.УИУ (3) соединен с мультиметром (4).l2134A, VРис. 13. Измерение интенсивности светового потока.Внимание! При проведении измерения потока излучения светового источникаследует снять защитное стекло с термоэлектрической батареи.Входное отверстие задает положение термобатареи. Расстояние между лампой итермобатареей должно быть не менее 50 см, так как угловая апертура термобатареисоставляет всего 20 °.14Минимальное расстояние до измерительного элемента термоэлектрической батареисоставляет 50 см.Количество экспериментальных точек в каждой серии – 10.Измеряя напряжение на выходе термобатареи UV и занося их в таблицу 1, получитьзависимость светового потока Ф при различном расстоянии l между источником исолнечной батареей Ф(l).Для расчета потока излучения (мощности излучения) использовать формулу:,(6)где– коэффициент усиления напряжения (рекомендуется использоватькоэффициент чувствительности термоэлектрической батареи, согласносоставляет δ = 0,067 В/Вт.), δ –паспортуИспользуя значения потока излучения от источника Ф, рассчитать его интенсивность:(7)Здесь– площадь измерительной поверхности термоэлектрической батареи, м2.Согласно паспортным данным,.Поток излучения, падающий на СБ, определяется с учетом площади поверхности СБ:(8)При расчете интенсивности излучения, приходящейся на СБ, следует учитывать площадьповерхности СБ, а при расчете фототока характер соединения солнечных элементов.Данная экспериментальная установка содержит четыре солнечных элемента, которыевключены последовательно.
Площадь одного солнечного элемента составляет 2,5х5,0 см2.Общая площадь солнечной батареи= 50·10-4 м2.Результаты расчета занести в таблицу 1.Таблица 1.смl,5060708090UV, мВПоток излучения наТЭФ, ВтИнтенсивностьизлученияПоток излучения наСБФСБ, ВтПо результатам, полученным в таблице 1, построить зависимости интенсивностиизлучения светового источника от расстояния до источникаи потока излучения.Задание 2. Измерение тока короткого замыкания и напряжения холостого ходасолнечной батареи при различном расстоянии от источника света.15Для проведения этого задания использовать схему, представленную на рис. 14.СБ установить на оптической скамье на расстояниях, указанных в таблице 2.
Переводяреостат в крайние положения - сопротивление нагрузки равно нулю, измеряем токкороткого замыкания , а когда сопротивление нагрузки максимально, измеряемнапряжение холостого хода Uxx (рис. 14) при различной интенсивности светового потока.Полученные результаты занести в таблицу 2 и построить зависимостии Uxx отрасстояния l между солнечной батареей и источником излучения.Рис. 14. Электрическая схемаизмерения ВАХ солнечной батареи.дляТаблица 2смl,5060708090Is, мAUxx, ВС учетом характера соединения солнечных элементов максимальное напряжениехолостого хода Uxx должно составлять примерно 2 В.
Ток короткого замыканияпропорционален интенсивности света:(9)Построить экспериментальные зависимостиСравнить полученные экспериментальные результатыформуле (9)..с расчетными полученными поЧасть БЗадание 3. Демонстрация теплового эффекта.Установить солнечную батарею на расстоянии более 50 см (рекомендуется 60-70 см) отисточника света. Использовать схему соединения элементов на рис. 14.Измерить ток короткого замыканияи напряжение холостого хода Uxx при трехразличных температурах поверхности СБ. Температуру измерять непосредственно уповерхности СБ с помощью лабораторного термометра, не касаясь поверхностисолнечного элемента.Использовать следующие тепловые режимы:- обдув холодным воздухом поверхности СБ;16- обдув горячим воздухом поверхности СБ в двух температурных режимах.Указание: Количество измерений Uxx ипри каждой температуре - 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
