東莞學院《基礎數學實驗(I)》課程報告實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測東莞學院理工大學化學實驗教學中心編制《大學化學實驗(I)》課程實驗報告大學:化學科學與工程技術大學專業:化學學年級:2012實驗人姓名(**):張祥棟()出席人姓名(學號):實驗日期:2013年04月10禮拜三下午[溫度:19相對溫度:76%實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測[儀器用品]編號儀器名稱數目主要參數(機型,檢測范圍,檢測精度)HJK-100阻值分度值電流檢測2V0.氣溫監控0~1200.1JK-31電流輸出:0~30V/0.1V恒流輸出:0~250mA/歐姆檔:20kΩ/0.01kΩ;2kΩ/0.001kΩ最小分度值:0.001ΩFB716-I型數學設計性(力學)實驗裝置導線若干-ZR300錄象分辨率:30fps連拍分辨率:3fps佛山學院《基礎數學實驗(I)》課程報告實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測佛山學院理工大學化學實驗教學中心編制[數據剖析模型]如圖1.1,我們把制熱/加熱井(以下簡稱井)的內部結構具象成3個子系統:熱源、熱電偶及傳感。
其中熱電偶為井的體溫檢測器,實驗中從室溫控制儀上得到的讀數反映的實際上是熱電偶的體溫。記熱源、熱電偶、傳感器的氣溫分別為,熱源向傳感傳遞的熱量為類似。前面這段話實際上做了兩個假定。假定1:井的內部結構可以簡單地看成熱源、傳感器、熱電偶3個子系統。假定2:相比于子系統之間的熱弛豫過程,上述個子系統內部達到熱平衡的時間短得可以忽視(因而可以用一個具體的體溫來近似代表子系統內部的氣溫分布)。這兒再附加一條假定,假定3:三個子系統之間滿足一維熱傳導多項式為系統與系統之間的串擾,由井及傳感的結構決定,不隨時間和濕度變化。下邊的剖析將基于上述3條假定。由假定3可得下述三式:(1-3)對子系統1、2有能量守恒定理:(1-5)其中(1-6)對時間導數得:(1-8)其中為一個與井的結構有關,但在實驗過程中不隨時間佛山學院《基礎數學實驗(I)》課程報告實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測佛山學院理工大學化學實驗教學中心編制變化的常數。式(1-8)的積分為:(1-9)從式(1-9)可以看出,若的大小來決定。下邊將說明怎樣檢測(1-10)實際上,熱電偶的潛熱應當很大,故可以引入以下假定,假定4:(1-11)因而,可以通過檢測。
下邊的推論將基于兩次檢測的數據中山大學基礎物理實驗,這兒先對符號系統進行說明:記傳感具有體溫特點的數學量為,氣溫監控(即熱電偶)的氣溫表示第二次檢測時,的觀測值(因為表示在第一次檢測時的(1-12)假定5:在包含由式(1-12)和假定5可得:(1-14)佛山學院《基礎數學實驗(I)》課程報告實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測佛山學院理工大學化學實驗教學中心編制由式(1-14)可解得:(1-15)為了使假定5引入的偏差最小化,應當盡可能減少的分散性,所以上式中取(1-18)下邊來簡單總結一下上面的剖析結果:假定1:井的內部結構可以簡單地看成熱源、傳感器、熱電偶3個子系統。假定2:相比于子系統之間的熱弛豫過程,上述個子系統內部達到熱平衡的時間短得可以忽視(因而可以用一個具體的體溫來近似代表子系統內部的氣溫分布)。假定3:三個子系統之間滿足一維熱傳導多項式為系統與系統之間的串擾,由井及傳感的結構決定中山大學基礎物理實驗,不隨時間和濕度變化。假定4:(1-16)依據假定1、2、3、5、6,可以得出:(1-17)佛山學院《基礎數學實驗(I)》課程報告實驗1.4氣溫傳感氣溫特點的檢測佛山學院理工大學化學實驗教學中心編制[變化率的檢測方式]后面的剖析中用到了一個數學量關于時間的變化率,下邊說明怎樣在實驗中同時檢測多個數學量的時間變化率。
其實,我們除了須要計時裝置,并且還須要在很短的時間內記錄大量的數據(多個數學量的讀數),一種可行的方式是數碼單反錄象和連拍。普通單反錄象的分辨率是30fps,有些單反還有以一定的分辨率連拍數張相片的功能。實驗后通過剖析相片,可以得出不同時刻各化學量的讀數。為此,單反可以擔任計時器和數據采集器二職。本次實驗中,我采用單反連拍的方法進行數據采集,因為單反的連拍分辨率最低只有一般高于0.1/s,所以相鄰兩張相片上的氣溫數據通常都是相同的。為了才能測出氣溫變化速度,我在每位氣溫附近以3fps連拍20~30張相片,并在那些相片中以等時間間隔取出5張相片,將其中的氣溫數據記錄在表2照速度由時間間隔折算得出。[實驗數據及不確定度剖析]1、預實驗:恐怕特點時間原始數據照相速度/fps化學量幀編號3-14-2變化速度50.250.150.050.0-0.2-0.1-0.04560.78060.76560.74860.734-0.032-0.031-0..141.141.141.150.000.010.0015/mV567.9568.1568.2568.40.30.30.093/449.950.050.150.20.20.20.07560.44260.46460.48060.5040.0380.0400.0146