1. wprowadzenie



Pobieranie 4.86 Mb.
Strona11/19
Data27.10.2017
Rozmiar4.86 Mb.
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19

3.3. Przebieg ćwiczenia
3.3.1. Pomiar temperatury

Zapoznać się z budową i zasadą działania termometrów cieczowych, rezystancyjnych, termoelektrycznych.

Przeprowadzić trzykrotnie w czasie trwania zajęć pomiary temperatury termometrami:


  • rtęciowym,

  • rtęciowym suchym w psychrometrze;

  • alkoholowym w higrometrze,

  • rezystancyjnym Pt100;

  • rezystancyjnym w mierniku EFT.

Wyniki zanotować w tabeli 3.6 i wyznaczyć średnią wskazań każdego termometru.
Tabela 3.6

Wyniki pomiarów temperatury w o C



Rodzaj

termometru



Zakres

pomiarowy



Dokładność

odczytu


Nr pomiaru

Średnia

1

2

3

rtęciowy



















rtęciowy suchy

(psychrometr)





















alkoholowy

(higrometr włosowy)





















rezystancyjny

Pt-100




















rezystancyjny

(higrometr EFT 2040)






















3.3.2. Pomiar wilgotności względnej powietrza
3.3.2.1. Pomiar wilgotności za pomocą higrometru włosowego.
Nawilżyć koszulkę tkaninową i nałożyć na higrometr. Po około 20 minutach, za pomocą wkrętaka wyregulować wskazania higrometru na 96 - 97 %. Zdjąć koszulkę i pozostawić higrometr do czasu ustalenia wskazania. Wynik wskazania zanotować w tabeli 3.8.
3.3.2.2. Pomiar wilgotności powietrza psychrometrem aspiracyjnym (Assmanna).
Zawiesić psychrometr w pozycji pionowej na wieszaku na wysokości 1,5 - 2,0 m. Podłączyć poprzez zasilacz do sieci wentylatorek psychrometru. Zwilżyć koszulkę bawełnianą wodą o temperaturze otoczenia i założyć na zbiorniczek z rtęcią termometru mokrego (koloru niebieskiego). Uruchomić wentylatorek psychrometru. Po upływie około 3 - 5 minut dokonać po raz pierwszy odczytu wskazań termometru suchego i mokrego. Jeżeli w następnej minucie nie ulegną one zmianie, wynik pomiaru zanotować w tabeli 3.7. W przypadku przeciwnym kontynuować obserwację termometru mokrego do czasu ustalenia się jego wskazań. Pomiary przeprowadzić trzykrotnie. Obliczyć różnicę psychrometryczną i odczytać z tablic wilgotność względną powietrza.

Tabela 3.7

Wyniki pomiarów wilgotności względnej powietrza psychrometrem Assmanna


Nr

pomiaru


ts

Tm

Dt



oC

oC

oC

%

1













2













3













gdzie:

ts - temperatura suchego termometru,

tm - temperatura mokrego termometru,

Dt = ts - tm - różnica psychrometryczna,

 - wilgotność względna powietrza.



3.3.2.3. Pomiar wilgotności powietrza miernikami elektronicznymi

W trakcie trwania zajęć trzykrotnie dokonać odczytu wskazań mierników a wyniki umieścić w tabeli 3.8. Obliczyć średnią wskazań każdego z przyrządów.

Tabela 3.8

Wyniki pomiarów wilgotności względnej powietrza w %



Nazwa

przyrządu



Nr pomiaru

Średnia

1

2

3

Higrometr włosowy













Higrometr EFT 2040














3.3.3. Pomiar prędkości przepływu powietrza
3.3.3.1. Pomiar anemometrami skrzydełkowymi.
Pomiary przepływu przeprowadzić sześciokrotnie w różnych punktach strugi, w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 3.9.

Tabela 3.9

Wyniki pomiarów prędkości powietrza anemometrami


Nazwa

przyrządu






Nr pomiaru

średnia

Q

1

2

3

4

5

6

m3s-1

Anemometr

skrzydełkowy 1



v

ms-1

























Anemometr

skrzydełkowy 2



v

ms-1


























Wydatek strumienia powietrza oblicza się ze wzoru:
(3.7)

gdzie:


S - pole czynnej powierzchni przekroju poprzecznego strugi, m2;

v - prędkość przepływu powietrza, ms-1.



3.3.3.2. Pomiar katatermometrem Hilla
Przeprowadzić dwukrotnie pomiar czasu opadania słupka cieczy od 38o do 35o C w strudze powietrza wywołanej przez wentylator w sposób opisany w punkcie poprzednim. Jeśli wyniki znacznie się od siebie różnią, należy wykonać trzeci pomiar, a pomyłkowy odrzucić. Następnie na podstawie wzorów (3.5 i 3.6) wyznaczyć siłę chłodzącą powietrza oraz jego prędkość.

Wyniki zestawić w tabeli 3.10.

Tabela 3.10

Wyniki pomiarów prędkości powietrza katatermometrem Hilla



Nr pomiaru



A

v

Q

s

Wdm-2

ms-1

m3s-1

1













2













3













średnia












Korzystając ze wzoru (3.7) obliczyć wydatek objętościowy wentylatora dla pomiarów poszczególnymi przyrządami, a wyniki zanotować w tabelach 3.9 i 3.10.


3.3.4. Wyznaczanie wskaźnika WBGT
3.3.4.1. Wyznaczanie wskaźnika WBGT za pomocą miernika obciążeń termicznych
Miernik obciążeń termicznych WBGT typ MPM-1 składający się z miernika elektronicznego i zestawu czujników oporowych, służy do szybkiego i ciągłego wyznaczania w warunkach przemysłowych wskaźnika WBGT, określającego obciążenie termiczne działające na człowieka znajdującego się w gorącym środowisku pracy. Wyznaczenie wartości wskaźnika WBGT następuje przez pomiar: temperatury wilgotnej naturalnej (tnw), temperatury poczernionej kuli (tg) oraz temperatury suchego powietrza (ta).

W celu wykonania pomiarów należy włączyć zasilanie miernika. Zdjąć metalową osłonę i bawełnianą koszulkę z czujnika temperatury wilgotnej. Następnie koszulkę należy zwilżyć wodą o temperaturze otoczenia i założyć ponownie na czujnik. W dalszej kolejności należy przeprowadzić każdorazowo zerowanie przyrządu w następujący sposób:



  • wcisnąć przycisk ZAŁ. znajdujący się na płycie czołowej,

  • wcisnąć przycisk ZERO na płycie tylnej,

  • ustawić przełącznik FUNKCJA na pierwszy parametr i odpowiednim potencjometrem za pomocą wkrętaka wyzerować wskazania przyrządu,

  • czynność tę powtórzyć dla pozostałych czterech wielkości,

  • zwolnić przycisk ZERO.

Po zakończeniu zerowania dokonać pomiaru pięciu wielkości wybierając je przełącznikiem FUNKCJA, a wyniki umieścić w tabeli 3.11. Ponadto na podstawie zmierzonych wielkości tnw, tg, ta należy obliczyć ze wzorów (3.4) wartości wskaźników WBGT bez nasłonecznienia i z nasłonecznieniem i porównać je z wartościami odczytanymi z miernika.

Tabela 3.11

Wartości zmierzone za pomocą miernika obciążeń termicznych typ MPM-1



Lp.

tnw

tg

ta

WBGT

bez nasłonecznienia

z nasłonecznieniem

zmierzony

obliczony

zmierzony

obliczony

oC

1






















2






















3






















średnia





















Skonfrontować uzyskane wartości z normatywnymi podanymi w tabeli 3.5.


3.3.4.2. Wyznaczanie temperatury efektywnej TE i wskaźnika WBGT za pomocą termometrów rtęciowych i kuli Vernona
Mając do dyspozycji trzy termometry rtęciowe, poczernioną kulę Vernona należy zmierzyć:

  • temperaturę wilgotną naturalną (tnw),

  • temperaturę poczernionej kuli (tg) - czas osiągania równowagi wynosi około 10...15 min,

  • temperaturę suchego powietrza (ta).

Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczyć z nomogramu przedstawionego na rysunku 3.1 temperaturę efektywną TE, a ze wzorów (3.4) obliczyć wartości wskaźnika WBGT. Wszystkie wielkości umieścić w tabeli 3.12.

Tabela 3.12

Wyniki pomiarów temperatur i obliczonych wartości wskaźnika WBGT


Lp.

tnw

tg

ta

TE

WBGT

bez nasłonecznienia

z nasłonecznieniem

oC

1



















2



















3



















średnia


















Porównać uzyskane wartości z wartościami z punktu poprzedniego oraz wartościami normatywnymi podanymi w tabelach 3.3 i 3.5.


Ćwiczenie 4
Pomiary i ocena jakości oświetlenia pomieszczeń
4.1. Cel i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami związanymi z procesem widzenia, techniką oświetleniową oraz sposobem przeprowadzania pomiarów i oceny oświetlenia elektrycznego pomieszczeń.
4.2. Wybrane wiadomości podstawowe
Oświetlenie jest najważniejszym czynnikiem materialnego środowiska pracy, ponieważ determinuje możliwość odbioru informacji wzrokowej stanowiącej ok. 80 - 90% całkowitej informacji o otaczającym człowieka środowisku.

Fale elektromagnetyczne mogą być wytwarzane w sposób naturalny lub sztuczny. Mogą różnić się długością, a więc częstotliwością, natomiast wspólną ich cechą jest ta sama prędkość rozchodzenia się w próżni, która w przybliżeniu wynosi 3108 ms-1.

Promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal zawierających się w zakresie czułości oka ludzkiego, a więc około 380 - 780 nm nazywa się światłem. Fale krótsze od widzialnych to promieniowanie nadfioletowe o długościach około 10 - 380 nm, natomiast dłuższe to promieniowanie podczerwone o długościach od około 780 nm nawet do 2 mm.

Promieniowanie elektromagnetyczne obejmujące promieniowanie nadfioletowe, widzialne i podczerwone nazywa się promieniowaniem optycznym.
4.2.1. Budowa oka i proces widzenia
Jeśli w obszarze, w którym promieniuje źródło światła, znajduje się jakiś przedmiot, to część strumienia świetlnego padającego na to ciało odbija się od niego, a następnie dociera do oczu obserwatora. Im większy jest strumień światła padający na ciało, tym większy jest strumień światła odbitego, co powoduje, że obserwowany przedmiot jest wyraźniej widoczny. Oświetlenie jest więc nieodzownym czynnikiem widzenia, decyduje o szybkości, dokładności i pewności wykonanych przez człowieka czynności.

Oko (gałka oczna), którego budowę przedstawiono na rysunku 4.1, ma kształt zbliżony do kuli, a jego zewnętrzną ściankę tworzy silna błona dzieląca się na ukrwioną twardówkę 1, która osłania gałkę oczną od strony oczodołu i utrzymuje jej kształt, i od przodu przezroczystą rogówkę 13, bardzo silnie unerwioną. Twardówka od wewnątrz jest pokryta warstwą odżywiającą oko, zwaną naczyniówką 2, na której jest rozmieszczona warstwa receptorów, komórek nerwowych zdolnych do odbierania bodźców świetlnych, nazywana siatkówką 3. Najbardziej światłoczułym miejscem siatkówki jest plamka żółta 6 leżąca w osi optycznej oka. Przez przezroczystą rogówkę widać tęczówkę 11, która ma kształt krążka z centralnie położonym otworem zwanym źrenicą. Od zabarwienia tęczówki zależy kolor oka. Między tylną powierzchnią rogówki i przednią powierzchnią tęczówki znajduje się przestrzeń wypełniona cieczą wodnistą, zwana komorą przednią oka 12. Za źrenicą znajduje się soczewka 9 zmieniająca swój promień krzywizny dzięki skurczom ciała rzęskowego 10. Wnętrze oka jest wypełnione przezroczystą, galaretowatą masą zwaną ciałem szklistym 8. Plamka ślepa 7 jest obszarem niewrażliwym na światło i miejscem połączenia siatkówki z nerwem wzrokowym przesyłającym impulsy bioelektryczne do mózgu. Między twardówką a oczodołem są rozpięte mięśnie, umożliwiające ruch gałki ocznej w kierunku oglądanych przedmiotów.




Rys. 4.1. Budowa oka: 1 - twardówka, 2 - naczyniówka, 3 - siatkówka, 4 - nerw wzrokowy, 5 - mięsień oczny, 6 - plamka, 7 - plamka ślepa, 8 - ciało szkliste, 9 - soczewka, 10 - ciało rzęskowe, 11 - tęczówka, 12 - komora przednia, 13 - rogówka, 14 - powieka, 15 - gruczoł łzowy
Proces widzenia polega na tym, że światło odbite od oglądanego przedmiotu pada na siatkówkę oka i pobudza związane z nią zakończenia nerwu wzrokowego, którymi są komórki nerwowe zwane czopkami (ok. 7 mln) i pręcikami (ok. 130 mln). Na siatkówce powstaje obraz przedmiotu i jest on rzeczywisty, pomniejszony i odwrócony, ale wyobrażenie powstałe w mózgu przedstawia przedmiot w rzeczywistej wielkości i położeniu. Najwrażliwszym punktem siatkówki jest jej centralna część zwana plamką. Jest to część najbardziej unerwiona, gdzie gęstość komórek nerwowych dochodzi do 10 tysięcy na milimetr kwadratowy. Są to głównie czopki odpowiedzialne za barwę i kształt. W miarę oddalania się od części centralnej, ilość czopków maleje, a zwiększa się liczba pręcików, które nie są wrażliwe ani na barwę, ani na kształt, lecz pozwalają widzieć przy niedostatecznym oświetleniu. Komórki nerwowe pobudzone przez strumień świetlny przetwarzają dostarczane bodźce na słabe impulsy elektryczne, które są przekazywane nerwem wzrokowym do ośrodków widzenia w mózgu. W opisanym procesie widzenia następuje przetworzenie energii świetlnej w bioelektryczną, która zostaje przekazana do mózgu, stanowiącego najważniejszy element centralnego układu nerwowego człowieka.

Ilość strumienia świetlnego padającego na siatkówkę jest regulowana wielkością źrenicy. Regulacja ta odbywa się bez udziału świadomości, a czas reakcji źrenicy na zmiany oświetlenia wynosi 0,1 - 1,0 s. Średnica źrenicy jest zmienna: w ciągu dnia wynosi 3 - 5 mm, a w nocy 7 - 8 mm.

Inną charakterystyczną cechą oka jest zdolność ostrego widzenia przedmiotów znajdujących się w różnej od niego odległości. Zjawisko to nosi nazwę akomodacji. Polega ono na samoczynnej zmianie promienia krzywizny soczewki w zależności od odległości oglądanych przedmiotów. Promienie krzywizny powierzchni soczewki mogą się wahać od 5,7 do 10,7 mm. Zdolność akomodacji maleje z wiekiem i oddala się tzw. punkt bliży, tj. najmniejsza odległość, przy której człowiek widzi jeszcze ostro.

Przy zmianie warunków oświetlenia oko (siatkówka) automatycznie się do nich dostosowuje. Proces ten, zwany adaptacją, może przebiegać nawet do kilkudziesięciu minut, zanim aparat widzenia będzie w pełni funkcjonalny. Łatwiejsze dla oka jest dostosowanie się do jasności po uprzednim przebywaniu w ciemności niż odwrotnie. Zdolność adaptacyjna siatkówki umożliwia dobre widzenie zarówno w słońcu, jak i podczas pełni księżyca, mimo że natężenie oświetlenia w tym drugim przypadku jest ok. 1 mln razy mniejsze. Światło dzienne, które wydaje się jednorodne, białe, w istocie zawiera fale elektromagnetyczne o długościach odpowiadających wszystkim barwom spotykanym w tęczy. Obserwator, dzięki temu, że światło jest wielobarwne, ma możliwość oglądania oświetlonych przedmiotów w kolorze. Z padającego strumienia świetlnego zostaje odbita jedynie ta część fal, których długości odpowiadają barwie oglądanego przedmiotu. Fale te docierają do oka obserwatora, pozostałe zaś zostają pochłonięte przez oświetlaną powierzchnię.



Wielobarwność światła białego można zaobserwować, przepuszczając jego wąską wiązkę przez przezroczysty pryzmat. Ze względu na różne współczynniki załamywania się fal o różnych długościach otrzymamy na ekranie, na skutek rozszczepienia światła, tak jak to pokazano na rysunku 4.2, p
rążki o wszystkich kolorach tęczy.
Rys. 4.2 Rozszczepienie światła białego po przejściu przez pryzmat

Oko ludzkie różnie reaguje na światło o różnych długościach fal. Największa jego czułość przy oświetleniu dziennym przypada na długość fali  = 555 nm, która odpowiada kolorowi żółtozielonemu. Wrażliwość oka na promieniowanie widzialne o różnych długościach fali elektromagnetycznej charakteryzuje pewna umowna wielkość zwana względną skutecznością świetlną promieniowania monochromatycznego (V). Względna skuteczność świetlna jest to stosunek mocy promienistej fali o długości max = 555 nm do mocy fali o długości , która w oku wywołuje wrażenie jasności o tej samej intensywności. Zmianie długości fali towarzyszy nie tylko zmiana czułości względnej oka, ale zmiana odczucia barwy światła. Jest tak dlatego, że każdej długości fali odpowiada inna energia, a więc inna barwa promieniowania.



G
ranice widma światła widzialnego nie są ściśle określone, ponieważ krzywa czułości oka przy dużych i małych długościach fal zbliża się do osi asymptotycznie (rys. 4.3).
Rys. 4.3. Względna czułość oka obserwatora przy różnych długościach fal

Jeżeli jako graniczne przyjąć te długości fal, dla których czułość oka spada do 1% czułości maksymalnej, to wynoszą one 430 i 690 nm. Oko może zaobserwować promieniowanie świetlne poza tymi granicami jeżeli jest ono dostatecznie intensywne.



Najkrótszą falę świetlną oko ludzkie rejestruje jako fiolet, najdłuższą zaś - jako czerwień, a między nimi znajdują się kolejno barwy: niebieska, zielona, żółta, pomarańczowa.

P
rzy widzeniu zmierzchowym maksimum czułości oka zostaje przesunięte w stronę fal krótszych i odpowiada długości fali  = 507 nm.

Rys. 4.4. Krzywe czułości względnej oka normalnego przystosowanego do jasności



i do ciemności
4.2.2. Podstawowe wielkości fotometryczne
Strumień świetlny charakteryzuje całkowitą moc promieniowaną przez źródło. Jednostką jest lumen, który odpowiada wypromieniowanej mocy ok. 1/670 W przy długości fali 555 nm (barwa żółtozielona). Wartość strumienia świetlnego wyznacza się ze wzoru:
(4.1)

gdzie:


Fe,l - gęstość monochromatyczna strumienia energetycznego, Wnm-1;

Vl - względna skuteczność świetlna;

l - długość fali strumienia energetycznego, nm;

Km = 670 lmW-1 - skuteczność świetlna promieniowania przy l = 555 nm.


Directory: wnt -> mechatronika -> files

Pobieranie 4.86 Mb.

Share with your friends:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19




©operacji.org 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna