Тарирование микроманометров

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

Лабораторная работа № 2

Цель данной работы заключается: в определении коэффициента различных микроманометров путем их сравнения с эталонным, К для которого неизвестно. Сравнить полученные результаты с работай №1. Применить более точный метод определения величины К.

Теоретическая часть:

На рисунке №1 представлена схема установки для тарирования микроманометров. Воспользовавшись формулой (1), величина коэффициента К не будет точно определена так как данная формула не учитывает капиллярные силы, так же при измерении d и D всегда могут быть погрешности из-за неточности калибрования стеклянной трубки и бачка.

(1)

где d и D - диаметры стеклянной трубки и бачка.

Именно по этому , К определяется из опыта, сравнивая показания микроманометра с известным значением К, называемого эталонным[1] и показанием [2,3,4] микроманометра, подлежащего испытанию, называемого тарируемым. Микроманометры соединяются согласно рисунку №1, с помощью аспиратора [5] сообщается одинаковая разность давлений.Р2-Р1.

В формулах которые мы используем для расчета величины, относящиеся к эталону, снабжены значком «э», а тарируемому - «т». Аспиратором создается некоторое разряжение и поэтому в обоих микроманометрах разность давлений будет Рб - Р, где Рб давление атмосферы, а - давление в аспираторе и измерительных коленах микроманометров.

Отвинчивая винт аспиратора, последовательно создают ряд фиксированных разряжений и одновременно делают отсчеты по измерительным трубкам эталонного и тарируемого микроманометров. Так как каждый отсчет по микроманометрам может иметь свои случайные ошибки, то при выполнении работы, сводящейся к нахождению величины , необходимо взять несколько пар (не менее 3-х) отсчетов, фиксируя давления через каждые 5-7 мм.

Записи производить в виде таблицы. По таблице составить диаграмму испытаний и по ней графически определить среднее значение коэффициента тарируемого микроманометра . (рис. 2)

Построение такой диаграммы необходимо для того, чтобы убедиться что зависимость линейная или близкая к ней (2).

(2).

Точнее коэффициент можно определить следующим путем. Так как измеряемая обоими микроманометрами разность давлений одинакова, то для каждой пары отсчетов можно написать

(3).

где

Если линейно зависит от , то К - постоянная величина. Пусть эта линейная зависимость будет иметь вид:

(4).

где

(5).

Найдем угловой коэффициент «a» этой прямой, потребовав, чтобы сумма квадратов отклонений ординат прямой линии от ординат опытных точек при одинаковых абсциссах имела минимальное значение, т. е. были минимальными

Взяв производную по «а» приравняв ее нулю, получим:

И, следовательно, по этому способу

(6).

микроманометр тарирование разряжение

Описанный в этой работе метод, в отличие от метода работы №1, называется вторичным.

Результат работы представляется в виде протокола наблюдений с соответствующей таблицей отсчетов, диаграммы зависимости и (рис. 2) и рассчитанных по формуле (1) значений .

Рабочие формулы:

Практическая часть:

Аппаратура:

1. Микроманометры и спирт для наполнения их с неизвестной величиной г;

2. Аспиратор для получения пониженного или повышенного давления в измерительных трубках микроманометров;

3. Резиновые шланги для соединения трубок микроманометров.

- Необходимо изучить механизм установки, зафиксировать начальные показания манометра hоэ и hот (для трех манометров).

- Снять показания манометров для трех углов наклона измерительной трубки микроманометра (Sinб = 0,2; 0,4; 0,6), полученные результаты занести в протокол ,и воспользовавшись рабочей формулой посчитать коэффициент К.

- Построить графики зависимости Дhэ от Дhт.

Протокол№1.

Эталонный манометр №766.

Тарируемый манометр №580.

гЭ = гТ = 0,8095 г/см3.

Sinб = 0,2

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
13	16	22	6	19	6	36	36	29052	31918	0,9102
		33	17	32	19	289	323
		40	24	40	27	576	648
		46	30	46	33	900	990
		55	39	56	43	1521	1677
		60	44	62	49	1936	2156
		67	51	69	56	2601	2856
		76	60	79	66	3600	3960
		85	69	89	76	4761	5244
		92	76	97	84	5776	6384
		100	84	104	91	7056	7644

Протокол№2.

Sinб = 0,4

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
5	8	20	12	13	8	144	96	314458	327983	0,959
		28	20	29	24	400	480
		36	28	36	31	784	868
		45	37	45	40	1369	1480
		52	44	51	46	1936	2024
		60	52	60	55	2704	2860
		67	59	70	65	3481	3835
		80	72	85	80	5184	5760
		94	86	95	90	7396	7740
		100	92	102	97	8464	8924
		107	99	111	106	9801	10494
		114	106	118	113	11236	11978
		121	113	123	118	12769	13334
		129	121	130	125	14641	15125
		137	129	141	136	16641	17544
		144	136	145	140	18496	19040
		151	143	153	148	20449	21164
		158	150	161	156	22500	23400
		166	158	170	165	24964	26070
		175	167	180	175	27889	29225
		185	177	187	182	31329	32214
		192	184	197	192	33856	35328
		203	195	205	200	38025	39000

Протокол№3.

Sinб = 0,6

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
11	15	25	10	22	11	100	110	332027	343915	0,96543
		37	22	31	20	484	440
		45	30	43	32	900	960
		52	37	50	39	1369	1443
		58	43	56	45	1849	1935
		68	53	67	56	2809	2968
		75	60	76	65	3600	3900
		82	67	82	71	4489	4757
		89	74	87	76	5476	5624
		98	83	96	85	6889	7055
		106	91	105	94	8281	8554
		113	98	111	100	9604	9800
		120	105	121	110	11025	11550
		127	112	127	116	12544	12992
		134	119	135	124	14144	14756
		142	127	145	134	16129	17018
		159	144	152	141	20736	20304
		165	150	161	150	22500	22500
		173	158	177	166	24964	26228
		180	165	182	171	27225	28215
		187	172	190	179	29584	30788
		195	180	200	189	32400	34020
		205	190	210	199	36100	37810
		212	197	215	204	38809	40188

Протокол№4.

Sinб = 0,2

Эталонный манометр №766.

Тарируемый манометр №344.

гЭ = гТ = 0,8095 г/см3.

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
15	16	22	6	20	5	36	30	29052	29579	0,982183
		33	17	30	15	289	255
		40	24	38	23	576	552
		46	30	43	28	900	840
		55	39	52	37	1521	1443
		60	44	60	45	1936	1980
		67	51	63	48	2601	2448
		76	60	70	55	3600	3300
		85	69	94	79	4761	5451
		92	76	98	83	5776	6308
		100	84	98	83	7056	6972

Протокол№5.

Sinб = 0,4

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
6	8	20	12	17	11	144	132	314458	325381	0,96643
		28	20	30	24	400	480
		36	28	36	30	784	840
		45	37	45	39	1369	1443
		52	44	50	44	1936	1936
		60	52	63	57	2704	2964
		67	59	73	67	3481	3953
		80	72	87	81	5184	5832
		94	86	95	89	7396	7654
		100	92	100	94	8464	8648
		107	99	108	102	9801	10098
		114	106	114	108	11236	11448
		121	113	123	117	12769	13221
		129	121	133	127	14641	15367
		137	129	141	135	16641	17415
		144	136	147	141	18496	19176
		151	143	152	146	20449	20878
		158	150	160	154	22500	23100
		166	158	171	165	24964	26070
		175	167	179	173	27889	28891
		185	177	187	181	31329	32037
		192	184	193	187	33856	34408
		203	195	208	202	38025	39390

Протокол№6.

Sinб = 0,6

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
13	15	25	10	21	8	100	80	332027	341344	0,972705
		37	22	30	17	484	374
		45	30	41	28	900	840
		52	37	49	36	1369	1332
		58	43	55	42	1849	1806
		68	53	66	53	2809	2809
		75	60	76	63	3600	3780
		82	67	84	71	4489	4757
		89	74	90	77	5476	5698
		98	83	94	81	6889	6723
		106	91	103	90	8281	8190
		113	98	110	97	9604	9506
		120	105	124	111	11025	11655
		127	112	128	115	12544	12880
		134	119	138	125	14144	14875
		142	127	144	131	16129	16637
		159	144	151	138	20736	19872
		165	150	168	155	22500	23250
		173	158	176	163	24964	25754
		180	165	181	168	27225	27720
		187	172	192	179	29584	30788
		195	180	202	189	32400	34020
		205	190	212	199	36100	37810
		212	197	217	204	38809	40188

Протокол№7.

Эталонный манометр №766.

Тарируемый манометр №773.

гЭ = гТ = 0,8095 г/см3.

Sinб = 0,2

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
11	16	22	6	18	8	36	48	29052	32918	0,882557
		33	17	24	21	289	357
		40	24	32	29	576	696
		46	30	39	35	900	1050
		55	39	48	45	1521	1755
		60	44	58	51	1936	2244
		67	51	63	58	2601	2958
		76	60	69	68	3600	4080
		85	69	80	78	4761	5382
		92	76	88	86	5776	6536
		100	84	99	93	7056	7812

Протокол№8.

Sinб = 0,4

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
8	8	20	12	18	10	144	120	314458	307493	1,0223
		28	20	24	16	400	320
		36	28	32	24	784	672
		45	37	41	33	1369	1221
		52	44	48	40	1936	1760
		60	52	57	49	2704	2548
		67	59	64	56	3481	3304
		80	72	76	68	5184	4896
		94	86	89	81	7396	6966
		100	92	97	89	8464	8188
		107	99	102	94	9801	9306
		114	106	110	102	11236	10812
		121	113	118	110	12769	12430
		129	121	125	117	14641	14157
		137	129	134	126	16641	16254
		144	136	143	135	18496	18360
		151	143	149	141	20449	20163
		158	150	155	147	22500	22050
		166	158	163	155	24964	24490
		175	167	173	165	27889	27555
		185	177	183	174	31329	30798
		192	184	190	182	33856	33488
		203	195	201	193	38025	37635

Протокол№9.

Sinб = 0,6

h0т	h0э	hэ мм	(h- h0)э	hт мм	(h- h0)т	(h- h0)2э	(h- h0)т * (h- h0)э	У(h- h0)2э	У(h- h0)т * (h- h0)э	Кт
13	15	25	10	22	9	100	90	332027	338413	0,98113
		37	22	34	21	484	462
		45	30	43	30	900	900
		52	37	49	36	1369	1332
		58	43	54	41	1849	1763
		68	53	62	49	2809	2597
		75	60	77	64	3600	3840
		82	67	85	72	4489	4824
		89	74	91	78	5476	5772
		98	83	96	83	6889	6889
		106	91	102	89	8281	8099
		113	98	108	95	9604	9310
		120	105	117	104	11025	10920
		127	112	129	116	12544	12992
		134	119	136	123	14144	14637
		142	127	141	128	16129	16256
		159	144	154	141	20736	20304
		165	150	165	152	22500	22800
		173	158	174	161	24964	25438
		180	165	183	170	27225	28050
		187	172	190	177	29584	30444
		195	180	200	187	32400	33660
		205	190	209	196	36100	37240
		212	197	215	202	38809	39794

Вывод

В ходе проделанной работы были определены коэффициенты различных микроманометров путем сравнения их с эталонным микроманометром, для которого К неизвестен. А также были построены зависимости Дhэ от ДhТ для каждого измерения.